Кредит: Pixabay/CC0 Public Domain
Эмили Симпсон полюбила космос с 10-летнего возраста, когда она праздновала свой день рождения в планетарии. Теперь, недавняя выпускница Технологического института Флориды, она уезжает не только с двойной степенью в области планетологии, астрономии и астрофизики, но и с опубликованными исследованиями. Она нанесла на карту «альтернативную судьбу» нашей солнечной системы, если бы между Марсом и Юпитером вместо существующего пояса астероидов располагалась дополнительная планета.
Статья Симпсона «Как планета между Марсом и Юпитером может повлиять на внутреннюю часть Солнечной системы? Влияние на орбитальное движение, наклон и эксцентриситет» была опубликована в журнале Icarus, посвященном публикации исследований по изучению Солнечной системы. Соавтором его выступил ее научный руководитель, доцент кафедры планетологии Говард Чен.
Они разработали 3D-модель, которая моделирует, как орбитальная архитектура Солнечной системы могла развиваться по-другому с образованием планеты, масса которой как минимум вдвое превышает массу Земли (супер-Земля), а не пояса астероидов.
«Что, если бы пояс астероидов вместо того, чтобы образовывать кольцо из более мелких астероидов, как сегодня, образовал бы планету между Марсом и Юпитером», — спросил Симпсон. «Как это повлияет на внутренние планеты, в частности на Венеру, Землю и Марс?»
По словам Чена, с момента открытия первой экзопланеты в 1992 году исследователи задавались вопросом, насколько распространены солнечные системы (группа планет, вращающихся вокруг звезды), а также сколько из этих планетных систем похожи на нашу Солнечную систему. Он сказал, что наша Солнечная система редка; большинство планетных систем более компактны, чем наша, и многие системы содержат планеты-суперземли.
Понимание того, как изменилась бы обитаемость внутренних планет нашей солнечной системы — Меркурия, Венеры, Земли и Марса — если бы напротив Марса существовала суперземля, может помочь в исследованиях астробиологов о том, какие планетарные системы могут поддерживать жизнь, говорят исследователи. .
В своем исследовании Симпсон предложила пять различных потенциальных масс планет в диапазоне от 1% массы Земли до 10 масс Земли. Для каждой массы она смоделировала орбиту на 2 миллиона лет, чтобы выяснить, какое архитектурное влияние каждая масса окажет на нашу Солнечную систему. В частности, она отслеживала изменения наклонов других планет (насколько планета наклоняется вокруг своей оси) и эксцентриситетов (насколько орбита планеты отклоняется от истинного круга).
Наклон влияет на интенсивность температуры в каждый сезон: больший наклон создает более высокую температуру, а меньший наклон создает более мягкую температуру. Эксцентриситет определяет продолжительность каждого сезона: более низкий эксцентриситет выравнивает четыре сезона до одинаковой продолжительности, тогда как более высокий эксцентриситет создает дисбаланс количества дней в каждом сезоне.
Симпсон и Чен обнаружили, что моделирование с меньшей массой оказало меньшее влияние на обитаемость внутренних планет. Они обнаружили некоторые изменения в наклоне — Марс «раскачивался» немного больше, сказал Симпсон, — но в целом внутренняя часть Солнечной системы оставалась пригодной для жизни.
«Если бы это была одна или две массы Земли, которая по-прежнему является довольно большой планетой, наша внутренняя Солнечная система все равно оставалась бы довольно красивой. У нас могло бы быть немного более жаркое лето или более холодная зима, потому что существует такое влияние наклона, но мы все равно могли бы жить своей жизнью. », — пояснил Чен.
Откройте для себя новейшие достижения науки, технологий и космоса благодаря более чем 100 000 подписчиков, которые ежедневно получают информацию от Phys.org. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получайте обновления о прорывах, инновациях и важных исследованиях — ежедневно или еженедельно.
Однако с планетами с большей массой произошли более пагубные изменения в структуре системы. Симпсон, моделируя планету, масса которой в 10 раз превышает массу Земли, обнаружил, что внутренние планеты испытывают большой наклон и большой эксцентриситет, что приводит к опасным перепадам температур между сезонами. Масса, возможно, даже подтолкнула орбиту Земли ближе к Венере и за пределы обитаемой зоны, в которой она существует в настоящее время.
Хотя эти наблюдения и гипотетические, они могут помочь астробиологам предсказать, как и где жизнь может иметь шанс выжить в планетарной системе. Это исследование также дает представление о том, насколько большой может стать супер-Земля, прежде чем задушить возможность жизни вокруг нее.
«Если мы обнаружим систему, подобную Солнечной системе, но с немного другой историей — где вместо естественного пояса есть планета — могут ли внутренние регионы этой планетной системы оставаться гостеприимными? Ответ будет зависеть от того, насколько велика планета. есть», — сказал Симпсон. «Если он будет слишком массивным, это, вероятно, будет означать гибель планет на его орбите».
Информация от: Технологическим институтом Флориды.
