Колись у Сонячній системі міг існувати ще один крижаний гігант, і його зникнення, ймовірно, спричинило ланцюгову дестабілізацію орбіт планет-гігантів. Нове дослідження показує, що саме ця ймовірна планета могла запустити епоху гравітаційного хаосу мільярди років тому. Тоді орбіти Юпітера, Сатурна, Урана і Нептуна змістились, а їхні супутники опинились під загрозою зіткнень.
Хаос після народження планет
Між 4 і 4,5 млрд років тому зовнішня частина Сонячної системи пережила період крайньої нестабільності. Орбіти Юпітера, Сатурна, Урана й Нептуна різко дестабілізувалися, планети надзвичайно зближувалися одна з одною, взаємно притягувалися потужними гравітаційними силами і врешті розійшлися по нинішніх траєкторіях.
Цю епоху нестабільності описує Ніццька модель, яка є однією з ключових теорій формування Сонячної системи. Залишалось незрозумілим, як регулярні місяці планет-гігантів узагалі збереглися в таких екстремальних умовах.
Більше сотні сценаріїв
Щоб розібратися з цим, науковці переглянули тисячі комп’ютерних симуляцій ранньої Сонячної системи й відібрали 122, що найточніше відтворюють ключові риси її сучасного стану.
Програмне забезпечення відстежувало складні гравітаційні взаємодії між планетами, місяцями, Сонцем і астероїдами впродовж мільйонів модельних років. Команда тестувала варіанти з п’ятьма і шістьма планетами-гігантами, адже сучасна Ніццька модель припускає, що одна або дві з них згодом були викинуті з Сонячної системи.
Місяці Урана під ударом
За даними симуляцій, ймовірність збереження систем супутників Юпітера та Урана в обох випадках склала менш ніж 15 %. З усіх сценаріїв лише один зберіг і оригінальні місяці, й планети одночасно.
Коли інші планети-гіганти підходили надто близько до Урана, їхня гравітація фактично гарантувала загибель його супутників. Ті не розлітались у простір, а зіштовхувались між собою на великих швидкостях. Це породжувало масивні поля крижаних уламків, які з часом акумулювались у нові об’єкти. Саме так, на думку дослідників, міг утворитися місяць Урана Міранда.
Подвійна катастрофа
Результати симуляцій вказують на те, що супутники Урана зазнали принаймні двох катастрофічних збурень. Перше пов’язане з ударом, який нахилив планету на бік, адже Уран і зараз обертається майже «лежачи» відносно площини своєї орбіти. Друге сталося саме під час нестабільності планет-гігантів.
Автори роботи, опублікованої в журналі Icarus, визнають, що симуляції не відображають кожну деталь, і для розуміння долі окремих супутників знадобляться нові розрахунки. Утім, навіть наявних даних достатньо, щоб підтвердити, що рання Сонячна система була середовищем постійних катастрофічних зіткнень.
Джерело: phys.org
