Blev en femte gasgigant udsendt fra vores solsystem?

Vores solsystem har otte officielle planeter - fire gasgigantverdener som Jupiter og fire små stenede verdener som Jorden. Men indtil solsystemet var 600 millioner år gammelt, kunne det have haft en femte kæmpe planet. Derudover er Jorden måske blevet skånet for en kollision med Mars eller Venus ved den proces, hvor denne femte gigantiske verden blev skubbet ud fra vores solsystem.

Dr. David Nesvorny fra Southwest Research Institute i Boulder, Colorado, er forfatter til en artikel om dette emne, der blev offentliggjort i The Astrophysical Journal Letters denne måned (november, 2011). Han brugte det, der kaldes den springende Jupiter-teori, til at drage den konklusion, at solsystemet oprindeligt kunne have haft fem gasgigantverdener.

Billedkredit: Southwest Research Institute

Ifølge Nesvorny, 600 millioner år ind i vores solsystemes historie, blev banerne på gigantplaneterne påvirket af en dynamisk ustabilitet . Det er en tyngdeinstabilitet, der skyldes, at mange kroppe i kredsløb rundt om solen. Som et resultat af denne ustabilitet spredte gigantplaneterne og mindre kroppe sig væk fra hinanden.

I henhold til dette scenarie flyttede nogle små kroppe ind i Kuiper Belt for at blive genstande som Pluto og Eris. Andre små kroppe rejste indad og skabte påvirkninger på de jordiske planeter og efterlod kraterne på månen, som vi stadig ser i dag. De gigantiske planeter bevægede sig også, sagde Nesvorny. Jupiter, for eksempel, som er den største krop i vores solsystem i dag udover solen, spredte de fleste små kroppe udad og bevægede sig indad.

Dette scenarie præsenterer imidlertid et problem. Langsomte ændringer i Jupiters bane, såsom dem, der forventes fra interaktion med små kroppe, ville have overført for meget fart til banerne på de jordiske planeter, omrørt eller forstyrret det indre solsystem og muligvis fået Jorden til at kollidere med Mars eller Venus. Nesvorny sagde:

Kolleger foreslog en smart måde at løse dette problem på. De foreslog, at Jupiters bane hurtigt ændrede sig, da Jupiter spredte sig ud af Uranus eller Neptun under den dynamiske ustabilitet i det ydre solsystem.

Jumping-Jupiter-teorien, som det er kendt, er mindre skadelig for det indre solsystem, fordi orbitalforbindelsen mellem de jordiske planeter og Jupiter er svag, hvis Jupiter springer.

Nesvorny gennemførte tusinder af computersimuleringer af det tidlige solsystem for at teste spring-Jupiter-teorien. Han fandt, at som håbet på, i simuleringerne Jupiter faktisk sprang ved at sprede sig fra Uranus eller Neptun. Da det sprang, blev Uranus eller Neptune imidlertid slået ud af solsystemet. Da begge planeter stadig kredser om solen, sagde Nesvorny:

Noget var helt klart forkert.

Motiveret af disse resultater spekulerede Nesvorny på, om det tidlige solsystem kunne have haft fem gigantiske planeter i stedet for fire.

En femte gasgigant i vores solsystem? Hvis det nogensinde eksisterede, tvang gravitationsinstabiliteter det ud af vores sols familie. Billedkredit: Southwest Research Institute

Ved at køre simuleringerne med en yderligere gigantisk planet med masse svarende til Uranus eller Neptun, faldt tingene pludselig på plads. En planet blev sprøjtet ud af solsystemet af Jupiter, hvilket efterlod fire kæmpe planeter bag sig, og Jupiter sprang, hvilket efterlod de jordiske planeter uforstyrret. Han sagde:

Muligheden for, at solsystemet oprindeligt havde mere end fire gigantiske planeter og kastede nogle ud, synes at kunne tænkes i betragtning af den nylige opdagelse af et stort antal fritflydende planeter i det interstellare rum, hvilket indikerer, at planternes udsprøjtningsproces kunne være en almindelig Hændelse.

Nederste linje: Computersimuleringer af en astronom ved Southwest Research Institute i Boulder antyder, at vores solsystem måske en gang havde haft fem gasgigantplaneter i stedet for fire. Dr. David Nesvorny brugte det, der kaldes den springende Jupiter-teori for at nå denne konklusion.