Долгое время астрономы никак не могли решить две загадки Солнечной системы. Первая: почему пояс астероидов состоит из каменистых объектов, характерных для внутренней части Солнечной системы, и замороженных объектов, характерных для внешней? Второй: почему Марс намного меньше Венеры и Земли? Ведь он, по идее, должен был достичь размера, очень похожего на размер этих двух планет? Объяснения нашлись в гипотезе о миграции Юпитера и Сатурна в древние времена…
Великий перелет Юпитера
Сегодня Юпитер является пятой планетой от Солнца. Это солидный, упитанный мир, который почти стал звездой. Но в молодости он был беспокойным повесой. И весьма любил путешествовать. Ученые создали модель, которая объясняет движение Юпитера в древности. И то, как именно подобные процессы создали нашу Солнечную систему именно такой, какой мы ее знаем. Она получила название Grand Tack (Великий Путь).
Эта модель говорит о том, что были времена, когда Юпитер переместился ближе к центру Солнечной системы. Он приблизился к Солнцу почти так же близко, как Марс. А затем отступил назад, оказав глубокое влияние на всю Солнечную систему. Ученые считают, что изначально Юпитер сформировался на расстоянии 3,5 а.е. от Солнца. Поскольку в то время вокруг Солнца еще вращалось огромное количество газа, планета была захвачена этими потоками и начала притягиваться к нашей звезде. Юпитер двигался по спирали, пока не достиг расстояния 1,5 а.е. от Солнца. Марса в те времена еще не существовало.
Что остановило движение Юпитера? Астрономы считают, что это был Сатурн. Подобно Юпитеру, Сатурн тоже притягивался к Солнцу после своего формирования. И в конце концов тоже оказался очень близко к нему. Весь газ между двумя планетами к тому моменту уже был захвачен Солнцем. И поэтому дальнейшее движение остановилось. Юпитер и Сатурн оказались на орбитах, очень близких к Солнцу. Примерно такую же картину астрономы наблюдают сегодня при обнаружении экзопланет. Они очень часто находят массивные газовые супергиганты на очень коротких орбитах.
Но что же наши герои? Они не любили жару. И начали потихоньку отдаляться от нашей звезды. Этот процесс продолжался до тех пор, пока Юпитер не достиг своего нынешнего расстояния в 5,2 а.е. от Солнца. А Сатурн улетел на всякий случай еще дальше – примерно на 7 а.е. Позже врожденная скромность и нежелание публичности заставили улететь Сатурн еще дальше – на расстояние в 9,5 а.е. Где он находится и поныне.
Танец Юпитера
Современные астрономы полагают, что пояс астероидов существует лишь потому, что гравитация Юпитера препятствовала образованию еще одной планеты. Ему совершенно не нужен был рядом конкурент, который мог бы затмить его королевское величество. Поэтому вместо планеты мы видим на орбите между Юпитером и Марсом лишь кучу первобытного мусора.
Долгое время эта модель считалась маловероятной. Потому что астрономы понимали, что миграция Юпитера внутрь Солнечной системы разрушила бы пояс. Но так ли это? Ведь движение было достаточно медленным, и Юпитер лишь отклонял тела пояса. И, по сути, ничего не мог разрушить. Этот процесс происходил дважды: при входе во внутреннюю Солнечную систему и при путешествии обратно.
Когда Юпитер вышел из внутренней Солнечной системы, он преодолел область, в которой первоначально сформировался. А затем, посмотрев на родные места, и немного погрустив о прошедшей здесь юности, полетел дальше. И попал в область, полную ледяных объектов.
Газовый гигант подтолкнул их к Солнцу. Заставив их стать частью пояса астероидов. И тем самым сотворил одну из самых интересных загадок Солнечной системы. Пояс астероидов получил кроме типичных объектов внутренней Солнечной системы еще и типичные объекты из ее внутренней части.
Рост Марса
Время, проведенное Юпитером внутри Солнечной системы, также имело еще один очень важный эффект: его присутствие привело к тому, что Марс стал меньше, чем должен был быть. Ведь теоретически Красная планета должна была быть похожа по размеру на Венеру и Землю. И все же он почти вдвое меньше их. Хотя Марс и сформировалась дальше, чем эти две планеты. И следовательно, должен был иметь доступ к гораздо большему количеству материала, чем они. Модель Grand Tack предполагает, что весь материал, который находился на расстоянии 1,5 а.е. от Солнца, должен был рассеяться Юпитером. Это сделало область формирования Марса пустынной. А вот пространство, где появились Земля и Венера, наоборот получило много материи.
Таким образом астрономы получили ответ на две интересные загадки о нашей Солнечной системе. И, к тому же, они получили еще и объяснение другому странному явлению. Астрономы видят в других звездных системах газовые гиганты, которые находятся очень близко к своим звездам. Эти планеты могут перемещаться по своим системам в течение миллионов лет. А в нашем случае, вероятно, Сатурн помешал Юпитеру приблизиться очень близко к Солнцу. Или даже столкнуться с ним.
У всей этой истории есть и еще одно интересное следствие. Солнечная система, судя по всему, не так редка, как можно подумать. И поэтому мы вовсе не такие уникальные, как считалось раньше. Если это так, то многие планетные системы пережили аналогичную ситуацию. Просто обнаружение места, где распределение планет в системе аналогично нашему, лишь вопрос времени.