O que aconteceria se tivéssemos um planeta a mais em nosso sistema solar? Não nas margens como padrão Planeta Nove Além de Plutão, mas bem no meio de Marte e Júpiter?
De acordo com uma nova pesquisa que simulou um Super Terra – um termo usado para mundos mais massivos que a Terra, mas mais leves que os gigantes gasosos – e registrou o destino de todos os oito planetas. Os resultados mostram que as menores mudanças na órbita de Júpiter, que é mais massiva do que todos os outros planetas juntos, têm um efeito profundo e devastador nas órbitas delicadamente equilibradas dos outros planetas.
Stephen Kane, astrônomo da Universidade da Califórnia, Riverside e único autor do estudo, disse declaração (Abre em uma nova aba). “Jogue mais engrenagens na mistura e tudo vai quebrar.”
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Nosso sistema solar tem sido considerado um modelo para todos os sistemas planetários. No entanto, nos últimos vinte e cinco anos, rapidamente e resolutamente se tornou um outback devido à falta de uma super-terra própria.
Missões de caça de exoplanetas da NASA, como Kepler trânsito do satélite de pesquisa de exoplanetas (bode) ajudou os astrônomos a perceber que tais planetas são surpreendentemente muito comuns na Via Láctea: um terço de todos os exoplanetas são super-Terras. Eles acreditam que nosso sistema solar não tem uma Terra gigante por causa de Júpiter supressão de formação Quando migrou dramaticamente em direção ao cinturão de asteróides e voltou novamente, durante esse remetente Muita coisa no sol. Portanto, eles têm dificuldade em entender esses reinos comuns a outros sistemas solares, devido à falta de dados locais que os ajudariam a modelar composições e outras propriedades.
Kane disse ao Space.com em um e-mail que isso “tem sido uma fonte recorrente de frustração” entre a comunidade exoplanetária. “Portanto, meu estudo teve como objetivo responder à pergunta: e se o seu desejo se tornasse realidade?”
Os quatro planetas internos são particularmente vulneráveis
Super-Terras podem variar de 2 a 10 vezes Enorme como o nosso planetaEntão Kane simulou planetas de diferentes massas e os colocou em múltiplas distâncias no cinturão principal de asteroides entre Marte e Júpiter. Começou com uma super-Terra com o dobro da distância entre a Terra e o Sol, ou duas unidades astronômicas (UA; 185 milhões de milhas ou 297 milhões de km) e a distância aumentou até a borda externa do cinturão de asteróides, em 4 UA (371 milhões de milhas ou 597 milhões de km). Isso levou a milhares de simulações, cada uma começando no presente e terminando 10 milhões de anos depois. A cada 100 anos, Kane registrava as consequências para cada um dos oito planetas do sistema solar.
Esses resultados mostraram que os quatro planetas internos – Mercúrio, Vênus, Marte e Terra – são particularmente vulneráveis a mudanças de órbita. Alguns ou todos os quatro planetas foram expulsos do sistema solar em muitos casos. Nenhuma das milhares de simulações mostrou um afastamento de Júpiter ou Saturno. Mas, em alguns casos, os dois gigantes gasosos despejaram outros planetas, incluindo a recém-adicionada super-Terra, bem como Urano, causando estragos entre suas luas.
“Eu não teria muita esperança de que as luas permanecessem em órbitas estáveis ao redor do planeta quando fossem lançadas para fora do sistema solar”, disse Kane.
Quando um planeta como a massa da Terra sete vezes brilho 163c Ele estava posicionado um pouco mais longe de Marte, e as simulações mostraram que as órbitas dos quatro planetas internos se tornaram instáveis. As órbitas da Terra e de Vênus tornaram-se excêntricas ou em forma de ovo o suficiente para terem tido “encontros imediatos catastróficos”. A mudança em suas órbitas liberou energia, que foi transmitida a Mercúrio, e expelida logo em seguida. Marte sobreviveu apenas até a metade do tempo, e a Terra e Vênus percorreram cerca de oito milhões de anos.
Gigantes gasosos podem se manter sozinhos
Em contraste com os planetas terrestres, os gigantes gasosos, especialmente Júpiter e Saturno, foram menos afetados pelo planeta extra. Suas órbitas eram apenas ligeiramente instáveis em seus locais de Ressonância de Movimento Médio (MMR) – pontos específicos onde dois planetas têm períodos orbitais que são uma proporção simples de números inteiros entre si. (Por exemplo, um objeto em 3:1 MMR com Júpiter orbita o Sol exatamente três vezes para cada órbita de Júpiter.)
Então, quando Kane se armou brilho 163cSemelhante a uma super-Terra nos limites externos do cinturão de asteróides em 3,8 UA, terminou em 8:5 MMR com Júpiter e 4:1 MMR com Saturno. Como resultado, as órbitas de ambos os gigantes gasosos tornam-se em forma de ovo, tanto que limpam primeiro a gigante Terra e depois Urano. O estudo de Kane descobriu que, neste caso, mesmo as menores mudanças no sistema solar externo afetaram severamente os planetas internos. Marte foi destronado dois milhões de anos depois do planeta Urano, por exemplo.
“O que mais me impressionou no estudo foi a sensibilidade da estrutura geral do sistema solar à ressonância de Júpiter”, disse Kane ao Space.com por e-mail.
A adição de uma Terra gigante é menos confusa se o planeta estiver posicionado próximo ao final do cinturão de asteróides, perto de 3 unidades astronômicas (278 milhões de milhas ou 447 milhões de quilômetros), de acordo com o estudo. Aqui, ele interagirá minimamente com os planetas gigantes e causará pouca perturbação no sistema solar, argumenta Kane.
Nesse caso, “uma das principais lacunas que precisa ser mais explorada é a estabilidade do sistema solar em escalas de tempo mais longas (digamos, um bilhão de anos)”, Manasvi Lingam, astrônomo do Instituto de Tecnologia da Flórida que não esteve envolvido no o estudo, disse Space.com.org em um e-mail.
No geral, o estudo mostra “o quão importante Júpiter é para a dinâmica do sistema solar”, disse Kane ao Space.com, “e mesmo mudanças relativamente pequenas podem fazer uma enorme diferença para a estabilidade do nosso sistema”.
Planetas gigantes podem ser comuns na maioria dos sistemas solares porque planetas gigantes como Júpiter são raros: apenas dez por cento das estrelas semelhantes ao Sol hospedam planetas gigantes a distâncias tão distantes do Sol quanto a nossa, e o número cai ainda mais para estrelas mais velhas.
Kane disse que os pesquisadores frequentemente especulam se nosso sistema solar poderia abrigar com segurança um planeta extra entre Marte e Júpiter, e a resposta parece ser não.
“Se você é um exoplaneta e encontra um gênio em uma garrafa, por favor, não deseje que o sistema solar tivesse uma super-Terra”, Ken chilro (Abre em uma nova aba). “Você pode acidentalmente desestabilizar o sistema solar!”
A pesquisa é descrita em um papel (Abre em uma nova aba) Publicado em 28 de fevereiro na revista Planetary Science.
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