Egyre jobban ismerjük idegen csillagok bolygórendszereit, a kutatók egyre pontosabban szimulálják a Naprendszer múltját. A tudósoknak rá kellett döbbenniük, valami nagyon nem stimmel a mi Naprendszerünkkel.
A Naprendszer – akárcsak a hasonló bolygórendszerek – kialakulásáról a tudománynak határozott álláspontja van. A Nap hozzávetőleg 4,6 milliárd évvel ezelőtt alakult ki egy hatalmas molekulafelhő gravitációs összeroskadása nyomán. Nem sokkal később a csillagkeletkezésnél visszamaradt, a központi csillag egyenlítői síkjában lapos korongba rendeződött anyagból kialakultak a bolygók. A Belső Naprendszerben négy kőzetbolygó: a Merkúr, a Vénusz, a Föld és a Mars, a Külső Naprendszerben pedig négy gázóriás: a Jupiter, a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz alakult ki. A törpebolygókkal, így a lefokozott Plútóval most ne foglalkozzunk. A kőzetbolygók kérge szilikátos, a gázbolygók viszonylag kis szilárd magját hatalmas hidrogén-hélium légkör veszi körül.
Idáig minden szép és egyszerű, a fizika törvényszerűségei világos választ adnak a kérdésre. De ismereteink gyarapodásával nyugtalanító kérdések merültek fel. Itt van például az Uránusz és a Neptunusz, két távoli jégóriás. Naprendszerünk hideg, külső részén keringenek, ők vannak a legtávolabb a Naptól. Főként hatalmas méretük okozott gondot. Ugyanis nem is kellene létezniük. Vagy legalábbis nem ott, ahol vannak. Hogyan nőhettek ilyen nagyra, ilyen távol a Naptól?
Az Uránusz és a Neptunusz a Naprendszer hetedik és nyolcadik bolygója, szinte ikertestvérek. Tömegük körülbelül tizenötször múlja felül a Földét. A két égitest tömegének akár 90 százalékát is jég alkotja, s igen magas a szén koncentrációja is.
Akkor erősödött a gyanú, hogy a két bolygó helyzete problémás, amikor a más csillagok körül keringő társaikat kezdték vizsgálni. Az exobolygók feltérképezése során az okozta a legnagyobb meglepetést, hogy a Neptunuszhoz hasonló égitestek nagyon gyakoriak más csillagok körül, de nem keringenek olyan távol a csillaguk körül, mint a Naprendszerben, hanem sokkal-sokkal közelebb. Mintha a Neptunusz a Merkúr pályáján belül lenne.
A bolygók jelenleg oly távol vannak a Naptól, hogy számítások szerint keletkezésük az adott helyen több száz millió évet vett volna igénybe. Ez idő alatt a fiatal Napnak a jelenleginél sokkal erősebb napszele elfújta volna a bolygókeletkezéshez szükséges anyagok jelentős részét, és így nem tudtak volna ekkorára nőni.
Az Európai Űrügynökség megvizsgálta a két bolygó légkörét. A deutérium/hidrogén arány megmutatja eredeti származási helyüket. Ez az arány a Nap közelében alacsonyabb, a távolabbi régiókban pedig magasabb. A Herschel űrszondával végzett mérések szerint ez a mutató a két bolygó esetében lényegesen alacsonyabb, mint az üstökösöknél mért arány.
Minden csillagrendszerben van egy láthatatlan, fontos határvonal, az úgynevezett jéghatár. E vonalon belül az űrben a jég elpárolog, nem stabil, tehát itt főleg fémek és szilikátok (valamint az ezekből létrejövő bolygók) léteznek, a határon kívül pedig a jég stabil lehet. A mérési eredmények alapján a bolygóknak a jéghatár közelében kellett keletkezniük. A jéghatár azonban a Jupiter közelében húzódik.
Ezek alapján a csillagászok úgy vélik, hogy a két bolygó ebben az övezetben jött létre, szoros közelségben a két gázóriással. A Jupiter és a Szaturnusz gravitációs hatása szép lassan kiszorította őket a külső Naprendszerbe. A szimulációk alapján még egy furcsaság derült ki: évmilliárdokkal ezelőtt a Neptunusz volt belső pályán, és később került az Uránuszon túli övezetbe. A lökdösődés során a két bolygó helyet, pontosabban pályát cserélt.
Amikor a csillagászok is hozzájutottak szuperszámítógépekhez, szimulációkat futtattak, hogyan alakulhatott ki a most ismert bolygórendszerünk. A planéták jelenlegi pályáit ismerve próbálták meg visszapörgetni az időt egészen a bolygók születéséig.
Szimulációk alapján még 2011-ben vetették fel annak a lehetőségét, hogy a Naprendszer születésekor a Jupiter, a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz mellett lehetett még egy ötödik gázóriás. Ám ha létezett egy ilyen bolygó, hová tűnhetett, mi lehetett a sorsa? A szakemberek évek óta feltételezik, hogy a tettes a Szaturnusz vagy a Jupiter lehetett.
Amerikai kutatók David Nesvorny irányításával végezték a számításokat. Ennek keretében hatezer komputeres szimulációt készítettek. Amikor a „képletben” csupán a négy gázóriás szerepelt, minden egyes számítógépes modellezés azt mutatta, hogy ezek a bolygók túl nagyok, így a végén kölcsönösen megsemmisítik egymást. Amikor egy szimulációt az óriásbolygók valahogy mégis épségben megúsztak, a kőzetbolygók semmisültek meg. A kutatási eredmények szerint a napjainkban ismert szerkezetű Naprendszer kialakulásának vajmi kevés lett volna az esélye, ha kezdetben csupán négy gázóriással rendelkezett volna.
Ebből a felismerésből kiindulva Nesvorny egy ötödik planétát iktatott a képletbe, és az eredmények azt mutatták, hogy egy ilyen „kiegészítő” óriásbolygó jelentősen megnövelte a Naprendszer túlélési esélyeit. A legsikeresebb szimulációkból az látszik, hogy a Jupiter, a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz, valamint ötödik társuk, amely a két utóbbi bolygóhoz hasonlított, szoros közelségben alakultak ki, és 15-ször nagyobb messzeségben keringtek a központi csillag körül, mint a Nap és a Föld közötti távolság. A Jupiter és a Szaturnusz kijjebb tolta a könnyebb bolygókat, a rejtélyes ötödik planétát pedig társai egyszerűen kilökték a Naprendszerből.
Egy bolygó akkor lökődik ki egy csillagrendszerből, amikor két égitest túl közel kerül egymáshoz, és ennek hatására az egyik planéta olyannyira felgyorsul, hogy leküzdi a Naprendszer központi csillagának hatalmas gravitációs erejét.
Az elemzések során a Naprendszer óriásaira, a Jupiterre és a Szaturnuszra terelődött a gyanú. De hogy biztosan megtalálják az elkövetőt, a kutatók figyelme a gázóriások holdjai felé fordult.
Egy ilyen erőszakos kozmikus esemény ugyanis nemcsak a potenciális elkövetőkre – a Szaturnuszra és a Jupiterre – van hatással, hanem azok kísérőire is: a kis égitestek pályáját is befolyásolják. Egy ilyen esemény alaposan megzavarhatta volna a pályájukat.
A Torontói Egyetem kutatói, Ryan Cloutier és kollégái a holdakat és pályáikat kezdték vizsgálni. Komputeres szimulációkat végeztek a Jupiter egyik égi kísérője, a Callisto, valamint a Szaturnusz harmadik holdja, a Iapetus mai pályája alapján. A gravitációs kölcsönhatás a közös tánc minden résztvevőjére, így a holdakra is kihat. Annak valószínűségét elemezték, hogy kialakulhatott-e a két hold ismert pályája egy olyan gigászi gravitációs esemény során, amikor gazdabolygójuk kilökte a feltételezett planétát a Naprendszerből.
Kanadai kutatók végül arra a következtetésre jutottak, hogy kizárólag a Jupiter lehetett a tettes, amely képes volt úgy kilökni vetélytársát, hogy egyúttal megtartotta jelenlegi pályáján a Callistót. A Szaturnusznak viszont aligha sikerült volna, mivel az akció során a Iapetus pályája rendkívül instabillá válhatott volna. Így ma aligha keringene jelenlegi pályáján.
Egy évtized alatt jelentősen változott a tudomány álláspontja bolygórendszerünk kialakulásáról. Ez érthető is, hiszen a tudományos „nyomozók” négymilliárd évvel ezelőtt történt eseményeket próbálnak meg felderíteni a ma fellelhető bizonyítékok alapján. És ki tudja, milyen meglepetéseket tartogat még a jövő.
Ha tetszik, lájkold, és oszd meg ismerőseiddel. Csatlakozz a közel 100.000 főt számláló közösségünkhöz a Facebookon, mert sok mindent csak ott, vagy azon keresztül találsz meg. További blogjaink, és minden egyéb, ami érdekes, de nem ér meg egy blogbejegyzést. Linkek, fotók, videók, rövidebb és hosszabb infók, vagyis bővebb tartalommal várunk rád.
