Ble en femte gassgigant kastet ut av solsystemet vårt?

Solsystemet vårt har åtte offisielle planeter - fire gassgigantverdener som Jupiter og fire små steinete verdener som Jorden. Men inntil solsystemet var 600 millioner år gammelt, kunne det ha hatt en femte gigantiske planet. Dessuten kan Jorden ha blitt spart for en kollisjon med Mars eller Venus ved prosessen der denne femte gigantiske verden ble kastet ut fra solsystemet vårt.

Dr. David Nesvorny fra Southwest Research Institute i Boulder, Colorado, er forfatter av en artikkel om dette emnet publisert i The Astrophysical Journal Letters denne måneden (november 2011). Han brukte det som kalles den hoppende Jupiter-teorien for å trekke konklusjonen om at solsystemet opprinnelig kan ha hatt fem gassgigantverdener.

Image Credit: Southwest Research Institute

I følge Nesvorny, 600 millioner år inn i solsystemets historie, ble banene til gigantiske planetene påvirket av en dynamisk ustabilitet . Det er en gravitasjonell ustabilitet forårsaket av det faktum at mange kropper er i bane rundt solen. Som et resultat av denne ustabiliteten spredte de gigantiske planetene og mindre kropper seg fra hverandre.

I følge dette scenariet flyttet noen små kropper inn i Kuiper Belt for å bli gjenstander som Pluto og Eris. Andre små kropper reiste innover og ga innvirkning på de jordiske planetene og etterlot kratrene på månen vi fremdeles ser i dag. De gigantiske planetene beveget seg også, sa Nesvorny. Jupiter, for eksempel, som er den største kroppen i solsystemet vårt i dag foruten solen, spredte de fleste små kropper utover og beveget seg innover.

Dette scenariet gir imidlertid et problem. Sakte forandringer i Jupiters bane, slik som de som forventes av samspill med små kropper, ville ha formidlet for mye fart til banene til de jordiske planetene, omrørt eller forstyrret det indre solsystemet og muligens fått jorden til å kollidere med Mars eller Venus. Nesvorny sa:

Kollegene foreslo en smart måte å løse dette problemet på. De foreslo at Jupiters bane raskt endret seg da Jupiter spredte seg ut av Uranus eller Neptun under den dynamiske ustabiliteten i det ytre solsystemet.

Jumping-Jupiter-teorien, som kjent, er mindre skadelig for det indre solsystemet, fordi banekoblingen mellom de terrestriske planetene og Jupiter er svak hvis Jupiter hopper.

Nesvorny gjennomførte tusenvis av datasimuleringer av det tidlige solsystemet for å teste hopp-Jupiter-teorien. Han fant ut at, som håpet på, i simuleringene Jupiter faktisk hoppet ved å spre fra Uranus eller Neptun. Da den hoppet, ble Uranus eller Neptune imidlertid slått ut av solsystemet. Siden begge planetene fremdeles går i bane rundt solen, sa Nesvorny:

Noe var tydelig galt.

Motivert av disse resultatene lurte Nesvorny på om det tidlige solsystemet kunne hatt fem gigantiske planeter i stedet for fire.

En femte gassgigant i solsystemet vårt? Hvis den noen gang hadde eksistert, tvang gravitasjonsinstabiliteter den ut av vår sols familie. Image Credit: Southwest Research Institute

Ved å kjøre simuleringene med en ekstra gigantisk planet med masse som ligner på Uranus eller Neptun, falt ting plutselig på plass. En planet ble kastet ut av solsystemet av Jupiter, og etterlot fire gigantiske planeter bak, og Jupiter hoppet, og lot de jordiske planetene være uforstyrret. Han sa:

Muligheten for at solsystemet hadde mer enn fire gigantiske planeter i utgangspunktet, og kastet ut noen, ser ut til å være tenkelig med tanke på den nylige oppdagelsen av et stort antall frittflytende planeter i det interstellare rom, noe som indikerer at utstøtningsprosessen for planeten kan være en vanlig hendelse.

Poenglinjen: Datasimuleringer av en astronom ved Southwest Research Institute i Boulder antyder at solsystemet vårt en gang kan ha hatt fem gassgigantplaneter, i stedet for fire. Dr. David Nesvorny brukte det som kalles hoppende Jupiter-teorien for å nå denne konklusjonen.