9.7 – Baggrund: Kæmpeplanetmigrering og det indre Solsystem

Selv om de er længere væk, og meget vanskeligere at analysere fra Jorden, end de indre planeter, er en fordel ved at studere gaskæmperne, at hundredevis af dem er blevet observeret. Mange af de ekstrasolare planeter der er blevet opdaget, har masser svarende til dem af Neptun eller Jupiter. Som nævnt i kapitel 6, var de første ekstrasolare planeter der blev opdaget, såkaldte varme Jupitere, der antages at have migreret tæt på deres stjerne efter deres dannelse, på grund af kaotiske interaktioner. Computermodeller er blevet udviklet, for at forstå ekstrasolare planetsystemer og er også blevet anvendt på Solsystemet, og disse resultater er spændende.

Newtons love om tyngdekraft er ikke komplicerede; så længe kun to objekter er involveret, er de resulterende bevægelser enkle. Keplers love beskriver de regelmæssige, gentagne elliptiske baner for planeterne omkring Solen. Når der er involveret mere end to objekter, kan de resulterende bevægelser imidlertid, være alt andet end enkle og regelmæssige. Hver planet i Solsystemet, bevæger sig under Solens tyngdekraftmæssige indflydelse, kombineret med alle de øvrige planeters indflydelse. Selv om disse ekstra påvirkninger er små, er de ikke ubetydelige. Over millioner af år, fører de til betydelige forskellige i placeringen af planeterne i deres baner. I mange mulige ekstrasolare planetsystemer, kan sådanne interaktioner mellem planeter, få planeter til at ændre deres kredsløb dramatisk, eller endda udstøde dem helt fra planetsystemet.

Computermodeller af dannelsen af Solsystemet viser, at kæmpeplaneterne måske ikke er blevet dannet på deres nuværende beliggenhed, og kan have flyttet sig betydeligt i det tidlige Solsystem. En nøglepunkt synes at være tyngdepåvirkningen fra Saturn på Jupiter, især forholdet mellem deres kredsløbsperioder. I et sæt modeller, blev Saturns omløbsperiode dobbelt så stor som Jupiters, og deres respektive baner, blev mere langstrakte. Resultatet far en udadgående migration af Uranus og Neptun, hvis baner blev større, og de kan faktisk have byttet plads. Denne bytten plads, har ryddet det nærmeste område for planetesimaler, og har sendt nogle af dem ind i det indre Solsystem, hvilket har skabt det sene tunge bombardement (se figur 9.24). I et andet sæt modeller, flyttede Jupiter sig indad til 1,5 AU – Mars’ nuværende omløbsafstand. Da Saturn migrerede indad endnu hurtigere, til et punkt hvor dens omløbsperiode var 1,5 gange den af Jupiter, migrerede de begge udad og skubbede Uranus og Neptun ud i større baner. Nogle af disse computermodeller kan forklare Mars’ lave masse (ved 1,5 AU) og fordelingen af materiale i Solsystemets små objekter.

Figur 9.24 – Disse tre øjebliksbilleder fra computersimuleringer af planetmigration, viser virkningerne fra Jupiter og Saturn på det ydre Solsystem. De fire cirkler, er kredsløbene for de joviske planeter, og de sorte prikker er planetesimaler. (a) Jupiters og Saturns kredsløb bliver resonante. (b) Planetesimalerne bliver spredt, som kæmpeplaneterne omarrangerer sig. (c) I nogle modeller, ændrer Uranus og Neptun placeringer. Det indre Solsystem efterlades mere stabiliseret.

I nogle ekstrasolare planetsystemer, observeres kæmpeplaneter i den rette afstand fra deres stjerne, til at ligge i den beboelige zone, men det er ukendt, om gaskæmper kan understøtte liv. I Solsystemet, kunne migrering af kæmpeplaneterne, have hjulpet med at samle og stabilisere kredsløbene for de indre planeter, så de befandt sig i, eller i nærheden af den beboelige zone. Migration af Jupiter, kan have spredt nærliggende planetesimaler, og gjort at Mars forblev lille, og reducerede dermed Mars’ evne til at holde på sin atmosfære og sit flydende vand, og dermed gøre den til et mindre sandsynligt udgangspunkt for liv. Blanding af de ydre planeter, kan også være ansvarlig for perioden med det tunge bombardement, der i hvert fald bidrog til noget af Jordens atmosfære, vand og eventuelle organiske molekyler.

I næste kapitel, vil vi se på de mange måner og ringe i det ydre Solsystem.

Næste afsnit →