Мы хорошо знакомы с Солнечной системой – ведь, по сути, это наш родной дом. Названия входящих в ее состав планет, порядок их расположения (а может быть, даже расстояние от Солнца) известны многим из нас еще со школы. Однако, как выяснил корреспондент BBC Earth, наш дом не очень похож на другие.


Предложенная гипотеза пришлась по душе планетологам, поскольку объясняла многие ранее непонятные феномены Солнечной системы. Благодаря "зигзагам" Юпитера регионы Солнечной системы, лежащие далее 1 астрономической единицы от Солнца, очистились от газа — по мнению астрономов, это являлось необходимым условием для формирования Марса. В рамках предыдущих моделей возникновения Солнечной системы выходило, что Марс должен быть крупнее, чем он есть на самом деле , но в гипотезу большого отклонения реальный диаметр планеты как раз вписывается.

Гипотеза также предполагает возникновение пояса астероидов, очень сходного с тем, что мы наблюдаем в Солнечной системе, - со сходными массами, орбитами и составом небесных тел. Хотя новая модель не раскрывает причины возникновения Юпитера (ответа на этот вопрос пока ни у кого нет), она объясняет, каким образом планета оказалась на своей нынешней относительно далекой от светила орбите.

Лафлин признает, что гипотеза большого отклонения представляется излишне заумной и даже несколько маловероятной. "Она вызывает определенный скептицизм; я сам поначалу относился к ней скептически, и в какой-то степени до сих пор в ней сомневаюсь", - говорит ученый. Но, учитывая успех, которым пользуется эта модель, Лафлин и его коллега-планетолог Константин Батыгин из Калифорнийского технологического института в Пасадене решили ее развить. "Давайте на время оставим наше недоверие, - говорит Лафлин. - Отнесемся к гипотезе серьезно и спросим себя, к каким последствиям могла привести миграция Юпитера".

Уничтоженные в зародыше

Оказывается, что последствия могли быть самыми серьезными. Согласно результатам компьютерных симуляций, Юпитер, добравшись до внутренних регионов Солнечной системы, начал крушить все на своем пути. Эти регионы были заполнены газом, пылью и наполовину сформировавшимися планетами - так называемыми планетезималями диаметром до 1000 км. По мере продвижения к Солнцу Юпитер пролагал дорогу сквозь весь этот материал, запуская цепочку столкновений между планетезималями, которые разбивались друг о друга вдребезги. Обломки нерожденных планет, каждый размером примерно с километр, были настолько легкими, что окружающий газ отталкивал их прямо в горнило Солнца.


Учитывая преобладание суперземель среди обнаруженных экзопланет, велика вероятность, что и в Солнечной системе одновременно с планетезималями могло формироваться несколько таких тел. Однако вследствие блужданий Юпитера между этими суперземлями и нарождающимися планетами происходил гравитационный взаимозахват. Когда осколки планетезималей направились к Солнцу, за ними последовали и суперземли.
После того как Юпитер вернулся во внешние регионы Солнечной системы, из оставшегося после него космического мусора сформировались Земля и другие небольшие каменистые планеты. Из-за хаоса, посеянного Юпитером, у формировавшихся планет вблизи Солнца не было шанса на спасение - именно поэтому внутри орбиты Меркурия сейчас нет никаких небесных тел. Если бы не Юпитер, вместо Земли и других каменистых планет внутренние регионы Солнечной системы были бы сейчас заполнены суперземлями.

По крайней мере - в теории. Мы имеем дело с очень стройной теорией, объясняющей необычность Солнечной системы захватывающей цепью событий. Если так все и произошло на самом деле, нечто подобное, вероятно, могло случиться и с другими планетными системами. Таким образом, согласно этой гипотезе, либо в звездной системе должны присутствовать суперземли, либо же планеты, подобные Юпитеру.

Пока данные космических исследований подтверждают верность гипотезы большого отклонения. "Предварительные результаты выглядят очень хорошо, - говорит Лафлин. - В звездных системах, в которых имеются суперземли, гигантские планеты на далеких от звезды орбитах не обнаружены".


Чтобы удостовериться в этом, астрономам придется ждать по крайней мере до 2017 г., когда НАСА планирует запустить космический телескоп TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). TESS будет искать планеты, обращающиеся вокруг ближайших к Солнцу звезд, яркость которых достаточна велика для проведения точных измерений, необходимых астрономам.

И все же Лафлин не спешит объяснять строение Солнечной системы одной лишь гипотезой большого отклонения: "Пока что мы просто узнали, что Солнечная система необычна. И гипотеза - просто одна из попыток найти этой необычности рациональное объяснение. Я уверен, что в будущем появятся другие теории, звучащие не менее убедительно".

Не такая уж редкость?

Насколько же необычна Солнечная система? "Судя по тем данным, которыми мы располагаем, системы, подобные Солнечной, встречаются нечасто", - говорит Уолш. С другой стороны, по его словам, еще рано делать окончательные выводы, поскольку поиск экзопланет только начинается.


Тому, что до сих пор астрономам удалось обнаружить лишь несколько экзопланет, похожих на планеты Солнечной системы, есть свое объяснение. "Системы, сходные с нашей, труднее найти при помощи существующих методов обнаружения экзопланет, - говорит Джим Кастинг, планетолог из Университета штата Пенсильвания. - Из того, что мы пока не нашли много систем, похожих на Солнечную, не следует, что они не распространены".

В частности, экзопланеты диаметром меньше земного пока еще находятся вне пределов чувствительности телескопов. Даже TESS не будет способен обнаружить планеты размером с Землю на сходных с земной орбитах вокруг звезд солнечного типа.

Да и задача обнаружения более крупных планет, схожих с газовыми гигантами Солнечной системы, потребует длительных наблюдений. Один из наиболее широко применяемых методов обнаружения экзопланет (он используется в работе "Кеплер" и будет применяться в работе TESS) - метод транзитной фотометрии, при котором по ослаблению блеска звезды во время прохождения планеты на фоне ее диска можно определить параметры планеты. Периоды обращения планет с отдаленными от светила орбитами очень велики (период обращения Сатурна, например, составляет 29 лет), так что астрономам придется ждать несколько десятилетий, прежде чем они смогут обнаружить такой транзит.

Однако в случае с суперземлями на орбитах поуже меркурианской, да и с суперземлями вообще, собранных данных уже достаточно для того, чтобы сделать определенные выводы. "Нам известно, что такие планеты весьма распространены", - говорит Лафлин. Астрономы также знают, что газовые гиганты на орбитах, подобных юпитерианской, встречаются не так часто. А звезды солнечного типа составляют лишь 10% от всех звезд Галактики. Так что по крайней мере в этом смысле Солнечная система довольно редка.


Разумеется, "редкость" в данном случае - субъективный термин. По некоторым оценкам, у одной пятой всех звезд солнечного типа в Галактике есть планетные системы, схожие с нашей. Это всего пара процентов от всех звезд Млечного Пути - казалось бы, ничтожно малая величина, но следует помнить, что в Галактике насчитываются сотни миллиардов планетных систем. Один процент от этого числа все равно равен десяткам миллиардов систем, похожих на Солнечную.

"Я бы очень удивился, если бы Солнечная система действительно оказалась уникальной, - говорит Джек Лиссауэр, планетолог из Исследовательского центра Эймса в Калифорнии. - При таком количестве звезд даже один их процент не дает повода назвать это редкостью".

Закон больших чисел

Возможно ли в других звездных системах существование похожих на Землю планет, на которых могла бы зародиться жизнь? Это еще более сложный вопрос. "У нас нет доказательств распространенности планет с условиями, похожими на земные, - говорит Лафлин. - Доказательств тому, что жизнь во Вселенной распространена, не имеется".

Но Лиссауэр верит в закон больших чисел: "Я думаю, что похожие на Землю планеты, на которых могла бы зародиться и развиваться жизнь, существуют".


Кастинг разделяет его оптимизм: "Я не думаю, что Солнечная система уникальна. Скорее всего, существуют другие планетные системы, не особо отличающиеся от нашей.

Разумеется, достоверно мы этого не знаем, вот почему нам нужно строить телескопы и проводить наблюдения".

И тогда вместо необычности мы, возможно, обнаружим что-то очень знакомое.Автор: Маркус Ву
Источник: BBC Earth