Der Platz der Erde in der „Goldlöckchen“-Zone unseres Sonnensystems könnte das Ergebnis der Vertreibung eines fünften Riesenplaneten aus unserem Sonnensystem während seiner ersten 600 Millionen Jahre sein, so eine kürzlich veröffentlichte Zeitschriftenveröffentlichung.
„Wir haben alle möglichen Hinweise auf die frühe Entwicklung des Sonnensystems“, sagte Autor Dr. David Nesvorny vom Southwest Research Institute. 'Sie stammen aus der Analyse der transneptunischen Population kleiner Körper, die als Kuiper-Gürtel bekannt sind, und aus der Aufzeichnung von Mondkratern.'
Nesvorny und sein Team nutzten die Hinweise, die sie hatten, um Computersimulationen des frühen Sonnensystems zu erstellen und ihre Theorien zu testen. Das Ergebnis war ein frühes Sonnensystemmodell, das eine ganz andere Konfiguration hat als heute, und ein Durcheinander von Planeten, die der Erde möglicherweise den „bevorzugten“ Ort für die Entwicklung von Leben gegeben haben.
Forscher interpretieren die Hinweise als Beweis dafür, dass die Umlaufbahnen von Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun von einer dynamischen Instabilität betroffen waren, als unser Sonnensystem erst etwa eine halbe Milliarde Jahre alt war. Es wird angenommen, dass diese Instabilität dazu beigetragen hat, den Abstand zwischen den Riesenplaneten zu vergrößern, zusammen mit der Streuung kleinerer Körper. Die Streuung kleiner Körper drückte Objekte sowohl nach innen als auch nach außen, wobei einige Objekte im Kuipergürtel landeten und andere auf die terrestrischen Planeten und den Mond aufprallten. Es wird angenommen, dass Jupiter Objekte nach außen gestreut hat, als er sich der Sonne näherte.
Ein Problem bei dieser Interpretation besteht darin, dass langsame Änderungen der Umlaufbahn des Jupiter den Umlaufbahnen der terrestrischen Planeten höchstwahrscheinlich zu viel Schwung verleihen würden. Der zusätzliche Impuls hätte möglicherweise eine Kollision der Erde mit der Venus oder dem Mars verursacht.
„Kollegen schlugen eine clevere Lösung für dieses Problem vor“, sagte Nesvorny. 'Sie schlugen vor, dass sich die Umlaufbahn von Jupiter schnell änderte, als Jupiter während der dynamischen Instabilität im äußeren Sonnensystem von Uranus oder Neptun zerstreut wurde.'
Wenn Jupiters frühe Wanderung „springt“, ist die Orbitalkopplung zwischen den terrestrischen Planeten und Jupiter grundsätzlich schwächer und für das innere Sonnensystem weniger schädlich.
Animation, die die Entwicklung des Planetensystems von 20 Millionen Jahren vor dem Auswurf bis 30 Millionen Jahre danach zeigt. Fünf anfängliche Planeten sind durch rote Kreise dargestellt, kleine Körper sind grün.
Nachdem der fünfte Planet ausgeworfen wurde, stabilisieren sich die restlichen vier Planeten nach einer Weile und sehen am Ende wie das äußere Sonnensystem aus, mit Riesenplaneten bei 5, 10, 20 und 30 astronomischen Einheiten.
Klicken Sie auf das Bild, um die Animation anzuzeigen. Bildquelle: Southwest Research Institute
Nesvorny und sein Team führten Tausende von Computersimulationen durch, mit denen versucht wurde, das frühe Sonnensystem zu modellieren, um die Theorie des „jumpenden Jupiters“ zu testen. Nesvorny fand heraus, dass Jupiter tatsächlich aufgrund von Gravitationswechselwirkungen von Uranus oder Neptun sprang, aber als Jupiter sprang, wurden entweder Uranus oder Neptun aus dem Sonnensystem vertrieben. „Da stimmte eindeutig etwas nicht“, sagte er.
Basierend auf seinen frühen Ergebnissen fügte Nesvorny seinen Simulationen einen fünften Riesenplaneten hinzu, ähnlich wie Uranus oder Neptun. Als er die neu konfigurierten Simulationen durchführte, passte alles zusammen. Die Simulation zeigte den fünften Planeten, der von Jupiter aus dem Sonnensystem ausgestoßen wurde, wobei vier Riesenplaneten übrig blieben und die inneren, terrestrischen Planeten unberührt blieben.
Nesvorny schloss mit: „Die Möglichkeit, dass das Sonnensystem anfangs mehr als vier Riesenplaneten hatte und einige ausgestoßen hat, scheint angesichts der jüngsten Entdeckung einer großen Anzahl frei schwebender Planeten im interstellaren Raum denkbar, die auf den Planetenauswurf hindeutet Prozess könnte ein übliches Ereignis sein.“
Wenn Sie Nesvornys vollständiges Papier lesen möchten, können Sie es unter folgender Adresse abrufen: http://arxiv.org/pdf/1109.2949v1
