مع نمو كتالوج أنظمة الكواكب في مجرة درب التبانة ، أصبح من الواضح بشكل متزايد مدى الاختلاف الكبير الذي يمكن أن يكون عليه نظامنا الشمسي.
في الواقع ، من ما يقرب من 4000 تم تحديد أنظمة الكواكب حتى الآن ، ولا يعكس أي منها ترتيب وترتيب الكواكب التي تدور حول شمسنا. قد يكون ذلك بسبب أن نظائر النظام الشمسي خارج قدرتنا على الاكتشاف حاليًا. ولكن مما يمكننا اكتشافه هناك ، يبدو أن أنظمة الكواكب تغطي مجموعة متنوعة غير عادية من الترتيبات.
الآن ، أظهر عالم الفيزياء الفلكية ستيفن كين من جامعة كاليفورنيا ، ريفرسايد أنه إذا قمنا بإجراء تغيير واحد فقط ، فإن النظام الشمسي بأكمله سيتعثر.
إنه ليس تغييرًا كبيرًا ، بما في ذلك إضافة كوكب آخر من النوع الذي نشاهده كثيرًا في الأنظمة الأخرى.
يجب أن يكون هذا الكوكب الافتراضي كوكبًا أرضيًا خارقًا أو نبتون صغيرًا ، وهو عالم يقع في نطاق الكتلة بين الأرض ونبتون ، حيث يسجل 17 كتلة أرضية.
على الرغم من مدى شيوعها في أماكن أخرى من المجرة ، ليس لدينا كوكب أرضي خارق أو نبتون صغير في النظام الشمسي ، مما يخلق فجوة جماعية بين العوالم الأرضية الصخرية والعوالم الغازية.
ما يحدث لنا في النظام الشمسي هو فجوة كبيرة تتثاءب بين العوالم الصخرية والعوالم الغازية: فجوة جسدية بين مداري المريخ والمشتري ، يتميز بحزام الكويكبات.
“غالبًا ما يتمنى علماء الكواكب وجود شيء ما بين هذين الكوكبين ،” يشرح كين. “يبدو أنها عقارات مهدرة”.
أراد كين معرفة ما سيحدث للنظام الشمسي إذا ملأ الفراغين بضربة واحدة ؛ لقد ابتكر عمليات محاكاة قام فيها بسقوط كوكب به مجموعة من الكتل بين المريخ والمشتري في ذلك الفضاء ، وشاهد الفوضى تتوالى.
وكانت الفوضى موجودة بالفعل.
“هذا الكوكب الخيالي يعطي دفعة للمشتري تكفي لزعزعة استقرار كل شيء آخر ،” يقول كين. “على الرغم من رغبة العديد من علماء الفلك في هذا الكوكب الإضافي ، فمن الجيد أننا لا نمتلكه.”
اعتمادًا على كتلة وموقع هذا العالم المحاكى في الفضاء بين المريخ والمشتري ، يمكن أن تؤدي الفوضى إلى طرد الكواكب الحالية من النظام الشمسي. يقع متوسط مدار المريخ على بعد 1.5 وحدة فلكية من الشمس ؛ كوكب المشتري عند 5.2 وحدة فلكية. يمكن أن يوجد كوكب يقع في 3 وحدات فلكية في سلام تام ، ولكن في أي مكان آخر تقريبًا ينتج عنه كواكب شاملة مطلقة.
كوكب يتراوح من 3.1 إلى 4 وحدات فلكية ، يتعطل مدار عطارد. عند 2.0 إلى 2.7 وحدة فلكية ، يتذبذب المريخ. لا يعاني كوكب المشتري وزحل إلا من اضطرابات طفيفة ، لكن الزخم الزاوي الذي ينقلانه إلى عوالم النظام الشمسي الخارجي ، أورانوس ونبتون ، يتسبب في زعزعة استقرار عمالقة الجليد أيضًا.
في أسوأ الأحوال ، يتم طرد كل من الزهرة وعطارد والأرض والمريخ وأورانوس ونبتون من النظام الشمسي. التغييرات الأصغر ترى أن مدار الأرض ينحرف بشدة عن مساره الحالي ، مما يجعل كوكبنا الأصلي أقل قابلية للسكن ، إن لم يكن غير مضياف تمامًا.
تشير الدلائل بالفعل إلى أن كوكب المشتري يلعب دورًا في قابلية الأرض للسكن ، حيث يحمينا من قصف الكويكبات. يشير عمل كين إلى أنه يلعب دورًا آخر في استقرار النظام الشمسي: يعتقد علماء الفلك ذلك تأثير جاذبية المشتري يمنع كوكبًا من التكون في الفضاء الذي يسكنه حزام الكويكبات.
لا توجد مادة كافية حاليًا في حزام الكويكبات لتكوين كوكب ؛ تقدر الكتلة الكلية للحزام بأنها عادلة 0.04 في المائة من كتلة الأرض. في وقت سابق من تاريخ النظام الشمسي ، كان يُعتقد أن حزام الكويكبات كان أثقل بشكل ملحوظ.
اعتقد علماء الفلك منذ فترة أن أنظمة الكواكب ذات نظير المشتري هي الأكثر احتمالا للاستقرار مدى الحياة. تضيف محاكاة كين مزيدًا من الأهمية إلى الحجة.
يقترحون أيضًا أن بنية النظام الشمسي يمكن أن تكون توازنًا دقيقًا جدًا يصعب الحفاظ عليه.
“تم ضبط نظامنا الشمسي بدقة أكبر مما كنت أقدر من قبل ،” يقول كين. “كل شيء يعمل مثل تروس الساعة المعقدة. ارمي المزيد من التروس في المزيج وسيتكسر كل شيء.”
هناك ولكن من أجل نعمة تكوين نظام الكواكب ، تذهب المراوغات إلينا.
تم نشر البحث في مجلة علوم الكواكب.
. “محلل حائز على جوائز. محب للموسيقى. منشئ. هواة Twitter. مستكشف ودود. محب للتواصل ودود.”