Китайські вчені провели унікальне моделювання, яке дозволило по-новому поглянути на формування планет земної групи у Сонячній системі. За результатами дослідження, Земля, Марс, Венера та гіпотетична планета Тейя могли утворитися, рухаючись навколо Сонця у гармонійному ритмі, який астрономи називають орбітальним резонансом.
Про це розповідає ProIT
Резонанс у планетних системах: що це таке?
Відкриття стало можливим завдяки аналізу екзопланетних систем, зокрема системи TRAPPIST-1, де сім планет обертаються у чітко узгоджених ритмах. Резонанс виникає, коли орбітальні періоди планет співвідносяться як прості цілі числа. Наприклад, у TRAPPIST-1 найбільша внутрішня планета робить вісім обертів під час п’яти обертів своїх сусідів.
У ранні етапи формування планет, коли вони ще знаходяться у газопиловому диску, їхні рухи часто синхронізуються через взаємодію з газом. Це дозволяє планетам наближатися одна до одної, а їхні орбіти стають кратними, тобто «резонують».
Моделювання давньої Сонячної системи
На відміну від сучасного стану, коли планети Сонячної системи не перебувають у резонансі, результати моделювання свідчать, що колись Венера, Земля, Марс і Тейя могли утворити резонансний ланцюг із співвідношенням 2:3:4:6. Це підтверджується також результатами аналізу марсіанських ізотопів, які вказують, що процес формування планет почався ще тоді, коли протопланетний диск був багатий на газ — лише через 10 млн років після появи Сонячної системи.
“Венера, Земля, Тейя і Марс утворили резонансний ланцюг 2:3:4:6 протягом мільйона років змодельованого часу”.
Для дослідження цієї гіпотези вчені створили тисячі комп’ютерних моделей ранньої Сонячної системи, у яких враховували взаємодію Юпітера, Сатурна та чотирьох кам’янистих планет. Особливу увагу приділили Тейї — гіпотетичному об’єкту розміром з Марс, зіткнення якого з ранньою Землею могло призвести до утворення Місяця. Цікаво, що Меркурій не враховувався у симуляціях через домінування теорії про його формування внаслідок великих зіткнень.
Усі змодельовані сценарії показали, що Сатурн у той час був розташований ближче до Юпітера, ніж зараз. Дослідники виявили, що у половині симуляцій кінцева конфігурація планет відповідала сучасній — зі збереженням співвідношення орбітальних періодів Венери і Марса (3,05:1), а також унікального зіткнення Тейї із Землею.
Вплив зовнішніх планет-гігантів
Ще одним важливим висновком стало те, що зовнішні планети-гіганти Сонячної системи, такі як Юпітер і Сатурн, під час своєї міграції могли дестабілізувати внутрішні резонансні ланцюги. Саме це явище могло призвести до припинення резонансу і сучасного розташування планет, а також пояснити, чому системи на кшталт TRAPPIST-1 не мають великих зовнішніх планет-гігантів.
Окрім цього, дослідники наголошують на особливій ролі Венери: її мантія зберігає сліди давнього походження, адже на відміну від Землі чи Марса, вона не піддавалася масштабним зіткненням з великими космічними тілами.
Всі отримані результати свідчать, що планети земної групи сформувалися значно раніше, ніж вважалося раніше — на десятки мільйонів років раніше від сучасних оцінок. Висновки дослідження опубліковані у науковому журналі The Astrophysical Journal.
