Badania pokazują wpływ superziemi na Układ Słoneczny
Absolwentka Florida Tech opracowała mapę „alternatywnego losu” naszego Układu Słonecznego, gdyby zamiast istniejącego pasa planetoid w jego miejscu znajdowała się dodatkowa planeta.
 |
| Wizja artystyczna superziemi. Źródło: David A. Aguilar |
Artykuł Emily Simpson zatytułowany: „Jak planeta między Marsem a Jowiszem może wpływać na wewnętrzny Układ Słoneczny? Wpływ na ruch orbitalny, nachylenie i ekscentryczność” został opublikowany w Icarus, czasopiśmie poświęconym publikowaniu badań dotyczących Układu Słonecznego. Współautorem pracy jest jej doradca, adiunkt nauk planetarnych Howard Chen. Opracowali oni model 3D, który symuluje, w jaki sposób architektura orbitalna Układu Słonecznego mogła ewoluować inaczej wraz z powstaniem planety o masie co najmniej dwukrotnie większej od masy Ziemi – superziemi – zamiast pasa planetoid.
Co by było, gdyby pas planetoid, zamiast tworzyć pierścień mniejszych planetoid, którym jest dzisiaj, utworzył planetę między orbitami Marsa i Jowisza? – zapytała Simpson. Jak wpłynęłoby to na planety wewnętrzne, w szczególności Wenus, Ziemię i Marsa?
Według Chena, od czasu odkrycia pierwszej egzoplanety w 1992 roku, naukowcy zastanawiali się, jak powszechne są układy planetarne – grupa planet krążących wokół gwiazdy – a także ile z tych układów jest podobnych do naszego Układu Słonecznego. Powiedział, że nasz Układ Słoneczny jest rzadkością; większość układów planetarnych jest bardziej zwarta niż nasz, a wiele układów planetarnych zawiera planety typu superziemi.
Naukowcy twierdzą, że zrozumienie tego, jak zmieniłyby się warunki życia na wewnętrznych planetach naszego Układu Słonecznego – Merkurym, Wenus, Ziemi i Marsie – gdyby za orbitą Marsa znajdowała się superziemia, może pomóc astrobiologom w badaniach nad tym, które układy planetarne mogą być zdatne do podtrzymania życia.
W swoim badaniu Simpson zaproponowała pięć różnych potencjalnych mas planety, od 1% masy Ziemi do 10 mas Ziemi. Dla każdej z mas przeprowadziła modelowanie orbit trwające dwa miliony lat, aby dowiedzieć się, jaki wpływ na nasz Układ Słoneczny miałaby każda z nich. W szczególności prześledziła zmiany nachylenia innych planet – jak bardzo planeta przechyla się na swojej osi – i mimośrodów – jak bardzo orbita planety odbiega od prawdziwego okręgu.
Nachylenie wpływa na intensywność temperatury o każdej porze roku: większe nachylenie tworzy bardziej intensywne temperatury, podczas gdy mniejsze nachylenie tworzy łagodniejsze temperatury. Ekscentryczność określa długość każdej pory roku: niższa ekscentryczność powoduje nierównowagę liczby dni o każdej porze roku.
Simpson i Chen odkryli, że symulacje o niższej masie miały mniejszy wpływ na zdatność do zamieszkania planet wewnętrznych. Stwierdzili pewne zmiany w nachyleniu – Mars „chybotał się” nieco bardziej, powiedziała Simpson – ale ogólnie rzecz biorąc, wewnętrzny Układ Słoneczny pozostał zdatny do zamieszkania.
Jeżeli jest to jedna lub dwie masy Ziemi, co wciąż jest dość dużą planetą, nasz wewnętrzny Układ Słoneczny pozostałby całkiem przyjemny. Moglibyśmy doświadczyć nieco cieplejszego lata lub chłodniejszej zimy z powodu nachylenia, ale nadal moglibyśmy żyć swoim życiem – wyjaśnił Chen.
Jednak w przypadku planet o większej masie dochodziło do bardziej szkodliwych zmian w strukturze Układu. Symulując planetę o masie dziesięciokrotnie większej od masy Ziemi, Simpson odkryła, że planety wewnętrzne doświadczały dużego nachylenia i dużego mimośrodu, co prowadziło do niebezpiecznych różnic temperatur między porami roku. Masa mogła nawet przesunąć orbitę Ziemi bliżej Wenus i poza ekosferę, w której obecnie się znajduje.
Choć hipotetyczne, obserwacje te mogą pomóc astrobiologom przewidzieć, w jaki sposób i gdzie życie może mieć szansę na przetrwanie w układzie planetarnym. Badania te dają również wyobrażenie o tym, jak duża może być superziemia, zanim stłumi możliwość życia wokół niej.
Jeśli odkryjemy układ podobny do Układu Słonecznego, ale z nieco inną historią – gdzie zamiast naturalnego pasa planetoid znajduje się planeta – czy wewnętrzne regiony tego układu planetarnego mogą być nadal gościnne? Odpowiedź brzmi: to zależy od tego, jak duża jest planeta – powiedziała Simpson. Jeżeli jest zbyt masywna, prawdopodobnie oznaczałoby to zagładę dla planet znajdujących się wewnątrz jej orbity.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
