Sluneční soustava je pozoruhodná gravitační skládačka, která má větší i menší záhady – a tři z nich se snaží vysvětlit „seriál“ tří článků uveřejněných 26.května v časopisu Nature.
Jednou ze záhad je původní uspořádání oběžných drah velkých planet, plynových obrů Jupiteru, Saturnu, Uranu a Neptunu. Nyní jsou roztaženy na ne úplně pravidelných drahách od pěti do čtyřiceti astronomických jednotek od Slunce.
Kde se asi nacházely v počátcích vývoje Sluneční soustavy? Většina zatím zjištěných planetárních soustav u jiných hvězd je navíc od naší značně odlišná – velké planety často krouží velice blízko mateřské hvězdy (i když zde může jít i o výběrový efekt daný použitými metodami).
Že je Měsíc rozrytý krátery a zalitý lávou měsíčních moří, je vidět v náznacích pouhýma očima. Tato hluboká orba ovšem trvala z geologického hlediska poměrně krátkou dobu. Takzvané pozdní těžké bombardování (late heavy bombardment) přislo po období relativního klidu po utvoření planet. Zhruba v období 600-800 milionů let po vzniku Země a Měsíce (v té době už Země měla oceány a nedá se vyloučit, že už tehdy existovaly nejprimitivnější formy života) byla Sluneční soustava „zasypána“ asteroidy – srážka s kilometrovou planetkou mohla přijít každých několik tisíc let. Právě v období před 4-3,8 miliardami let vznikly zřejmě i gigantické impaktní pánve na Měsíci, Merkuru i Marsu. Odkud se ale tak najednou tolik asteroidů vzalo, je zapeklitá otázka.
Oběžnou dráhu Jupiteru s ním sdílí i pozoruhodná skupinka asteroidů – Trojané. Jsou vázány v gravitační pastech Jupiterových tzv. Lagrangeových libračních bodů L4 a L5, šedesát stupňů před a za ním. Asteroidy krouží okolo nich na drahách často velmi skloněných, které se jen špatně vysvělují tím, že na nich byly odjakživa.
Numerické modelování na počítačích je jediný způsob, jak fyzikové umí řešit nebeskou mechaniku soustavy mnoha těles. Jak zjistit původní uspořádání Sluneční soustavy? Zdánlivě by mělo stačit naládovat do počítače současný stav a pustit výpočet pozpátku. To bohužel funguje jen do určité doby, pak se výpočetní chyby a hlavně nepatrné nepřesnosti v zadání natolik znásobí, že nemůžeme říct vůbec nic. Dá se ale použít obrácený fígl – planety „v minulosti“ nějak rozházíme a necháme výpočet běžet až do „dneška“. Buď dostaneme nějakou prapodivnou změť, kde tu něco chybí, tu přebývá - nebo něco jako jednovaječné dvojče naší soustavy. Když různých konfigurací vyzkoušíme dost a vybereme ty, které se nápadně podobají realitě, můžeme s určitou mírou jistoty říci – takhle nějak to tehdy bylo.
Rodney Gomes (Brazílie), Harold Levison (USA), Alessandro Morbidelli (Francie) a Kleomenis Tsiganis (Řecko) se na pozvání „Observatoire de la Cote d"Azur“ v sešli v Nice a společně vytvořili model Sluneční soustavy, které výše zmíněné otázky může vysvětlit. Čtveřice fyziků vypustila Jupiter, Saturn, Uran a Neptun na navzájem blízké oběžné dráhy a obklopila je „zbytky“ po tvorbě planet – velkými asteroidy (planetesimálami). Počátek výpočtu byl poklidný; planety spokojeně kroužily a průběžně, beze spěchu asteroidy buď hltaly nebo gravitačně odhazovaly z cesty. Ale to, na kterou stranu planety asteroidy odhazovaly (dovnitr, nebo ven ze soustavy) nebylo zcela symetrické - a každá akce vyvolává reakci. Výsledkem bylo, že vnitřní planety se stěhovaly více dovniř a vnější byly odsouvány pryč. Proces byl vcelku pozvolný, až do okamžiku, kdy se oběžné doby Jupiteru a Saturnu dostaly do rezonance 1:2. V té chvíli se dráhy velkých planet začaly měnit velice rychle – Uran a Neptun byly odhozeny do „dnešních“ vzdáleností a Jupiter a Saturn bleskově „pročesaly“ nedotčené části oblaku planetesimál. Ve vnitřní části Sluneční soustavy se to opět náhle začalo hemžit malými tělesy – a tedy i srážkami. Záhadu planetek Trojanů to vysvětluje také – při tom rychlém stěhování Jupiter svou původní rodinku planetek zapomněl a do svých gravitačních pastí si místo nich nachytal různé dezorganizované uprchlíky.
"Náš model vysvětluje tolik věcí, že věříme, že musí být v zásadě správný", říkají autoři. Další vývoj a simulace ukáží, zda mají pravdu.
Zdroj:
http://www.spaceflightnow.com/news/n0505/25lunarspots/
abstrakty Nature 26.května 2005 - http://www.nature.com/nature/journal/v435/n7041/edsumm/e050526-09.html
Diskuze:
Nie,
oskEE,2005-12-11 03:23:42
ako amatera ma napadaju 2 veci:
1. ak sa clovek skutocne zamysli nad velkostou slnecnej sustavy a vypocita si pravdepodobnost, ze roj meteoritov z planety explodovanej medzi Jupiterom a Marsom totalne rozbombarduje tak male teleso ako Mesiac, zrejme zisti, ze je miziva. mimoto si myslim, ze fragmenty z tejto planety by mali prilis malu rychlost ( spomalene Jupiterom ), aby vobec sposobili tak nahlu smrst meteoritov; ak by sa samozrejme z gravitacneho posobiska Jupiteru vobec dostali
2. uvahy o zniceni planety mimozemskou civilizaciou su minimalne bizarne. hypoteticky predpokladajme, ze clovek vynajde zbran schopnu znicit planetu velkosti Zeme za 10000 rokov ( prve cislo, co ma napadlo ), cize radovo v sucastnosti, a teda okolo 4 miliardy rokov po vzniku Zeme sa zivot vyvinul do takej formy, aby mohol znicit planetu. clanok ale pojednava o obdobi priemerne 0.7 mld rokov po vzniku Zeme ( a teda aj jej velkostou podobnych planet v slnecnej sustave ), co by znamenalo, ze evolucia na fiktivnej planete Maldek by bola rychlejsia 6-7 nasobne, teda priblizne o jeden rad, co je nemozne ( aj keby sme predpokladali, ze planeta vznikla skor ako Zem, neuspejeme: ak by vznikla sucastne so Slnkom pred cca 5 mld rokov ( nemozne ), evolucia by tu prebehla 3-nasobnou rychlostou Zeme, co je taktiez vylucene; ak by planeta vznikla pred vznikom Slnka a teda by ju sem "privialo" z inej hviezdnej sustavy, bola by len z prvej alebo druhej generacie protohviezd a teda by nemohla obsahovat zlozitejsie prvky nevyhnutne pre vznik zivota ). zaver: 0.6-0.8 mld rokov po vzniku planety na nej nemoze existovat inteligentny zivot ( a to som ani nespomenul nepravdepodobnost, aby na dvoch planetach v jednej malej planetarnej sustave boli vhodne podmienky pre vznik zivota... )
ak Vas napadne nejaky protiargument k mojmu prispevku, velmi rad si ho precitam
nenapadá
Aninka,2005-12-12 07:45:32
Protiargument mi nenapadá.
Jen bych si dovolila vysvětlit tu svou myšlenku - měla jsem na mysli, že se Maldečané zničili sami a ne, že jim někdo pomohl - prostě jen neudrželi svůj civilizační rozvoj pod kontrolou (mimochodem tenhle potenciál má Země taky, páč řetězová reakce našich jaderných zbraní by taky způsobila zánik Země). Příletem mimozemšťanů jsem myslela, že pár z nich si bylo vědomo tohoto vývoje a tak se přestěhovali sem a ty zmínky po celém světě, které tak rád shromažďuje pan Daniken, jsou právě důkazy.
A jinak, jedna planeta může zničit druhou i bez přispění inteligentního života - například stačí dost velkej kus kamene (asteroid) či kus rozpadlé planety, který narazí do planety se životem na bázi přeměny světelné energie. Náraz způsobí vymrštění svrchní vrstvy planety, zastínění zdroje světla, tím pádem zánik života závislého na světle, tím pádem zřejmě zánik atmosféry a z planety se stane jen neobydlený kus hmoty.
hm
Tinny,2005-05-31 09:55:32
prý v počátcích svítilo a hřálo méně. Dokonce natolik, že se teoreticky uvažuje možnost, že Země mohla v počátcích (po té, co trochu ochladl povrch roztavený diky akreci a impaktům) promrznout(ale pravděpodobně se tak prý nestalo a to nejpravděpodobnějí díky superskleníkovému efektu tehdejší atmosféry). Připomínám, že jsem si to nevymyslel já a jestli se tím seriozně zabývají vědci, něco na tom být může...
Před UV ochrání voda, takže život v oceánu zásadně neohrožuje. efektivní ozonová vrstva vznikla prý až v ordoviku. Možná někdo bude vědět přesněji.
zdravím
Tinny,2005-05-31 09:43:58
ahoj všem. Nejsem astronom ani matematik, takže uvádím jen poznatky, které jsem někde vyčetl.
Nejprv si přečtětwe článek http://www.astro.cz/cz/news/show.php?id=1409
Zjistíte, že Sluneční soustava není až tak prázdná, jak se zdá. A dříve byla pochopitelně ještě zaplněnější.
Někde jsem četl (už nevím adresu, ale něco podobného), že při počátcích formování soustavy bylo v prostoru vnitřních planet řádově 40-50 menších planetesimál. Planety vzniky nakonec jen ze 4. Ostatní spady do slunce, nebo na velké planety (tím jak narůstaly si začaly mrňousové gravitačně vadit a vyhazovat se). Jedna takové se možná postarala i o vznik Měsíce. Zbylo také spousta smetí, to je jasné.
------
Obrázek soustavy u článku se mi zdá v pohodě. Jde prostě s soustředné (skoro)kruhy nahlížené šikmo ze zhora s perspektivou.
Velikost Slunce
Josef,2005-05-31 09:21:32
před x miliardami let?Slunce,podle některých vědců ztrácí nyní milion tun své hmoty za vteřinu,je to možné?Kolik to bylo ztracené hmoty za dobu existence Slunce?Jaký byl jeho průměr,jak asi velká tvrdost záření-co to znamenalo pro vznik a uchování forem života,když pravděpodobně neexistovala ozonová ochrana před UV zářením?
Slunecni vitr
Jarda,2005-05-31 10:27:52
Na ostatni otazky myslim odpovedel Tinny, takze ke ztrate hmoty Slunce: Slunce ma hmotnost cca 2x10^30 kg (to doufam zpochybnovat netreba). 5 miliard let je zruba 1,6x10^17 sekund, takze pri ztrate 10^9 kg/s je to cca 0,008% puvodni hmotnosti. Odhad je asi mirne podceneny, protoze v pocatecnich fazich vyvoje Slunce byl jeho hvezdny vitr silnejsi, ale to nic nemeni na tom, ze je to ztrata celkem zanedbatelna. Vetsi bude, az se dozivajici Slunce rozepne do podoby cerveneho obra, ale to bude az za dalsich cca 5 miliard let. Mimochodem, ztrata hmotnosti dana jadernymi premenami ve slunecnim nitru (E=mc^2) odpovida pri vykonu 2x10^26 Watt ztrate hmotnosti cca 0,02%. Tento odhad je naopak mirne preceneny, protoze vykon Slunce byl drive nizsi.
sikmo
Vlada,2005-05-30 19:08:46
To je mi samozřejmě jasné a nejde ani tak o perspektivu jako o úhel pohledu, ale i tak si v těch elipsách nedokážu představit ty 3D elipsy, které by měly slunce v ohnisku.
perspektiva
Jarda,2005-05-30 19:18:41
Nerucim sice za to, ze autor obrazku ho udelal uplne presne. Ovsem ty elipsy se v realu od kruhu stejne moc nelisi. A kdyz se clovek na kruh nebo takovou jen mirne "sisatou" elipsu podiva zblizka (perspektiva!) a zaroven zesikma, blizsi cast vypada mnohem vetsi. Asi jsem mel vybrat nejaky "klasictejsi" pohled na Slunecni soustavu :)
pozpatku vs. dopredu
Jarda,2005-05-30 08:29:42
Zakladni odpoved dal prispevatel nade mnou,ale mozna jsem to mel v clanku vic rozvest.
Pokud je system stabilni, a nas zajima jen celkovy vzhled soustavy, tak se nejaka ta nepresnost snese. Problem je obdobi, kdy se soustava rychle meni a kdy pripadne dochazi v dusledku srazek a blizkych pruletu i ke zmenam v poctu teles. Tam uz je jednak urcita presnost zapotrebi - i kdyz u velkych planet se opet da hrat takrikajic "na statistiku" (pokud se drahy planet meni, nezajima nas, jestli se do rezonance 1:2 dostanou po 600 nebo 650 milionech let, ale to, ze takovy jev vubec nastane).
Ale pri asteroidech to uz nejde vubec - protoze ty "puvodni", zahrnute v modelu bud do dneska uletely pryc nebo se s necim srazily, tak je do vypoctu "ode dneska pozpatku" ani zahrnout nemuzeme, protoze dnes o nich nevime...
vypocet pozpatku
tibor,2005-05-29 17:52:29
Nechapem, ako moze byt vypocet presnejsi ked sa pusti od minulosti dopredu ako ked sa pusti opacne. To ako keby mali presnejsie polohy planet z pred 5 mld. rokov ako teraz ("nepatrné nepřesnosti v zadání natolik znásobí"). Vie to niekto vysvetlit? Inak mi to pride ako populisticky blabol.
Dráhy vnějších planet?
Vláďa,2005-05-27 20:55:23
Nějak se mi nezdá levý obrázek znázorňující dráhy vnějších planet. Nemělo by být Slunce v jednom z ohnisků elips, po kterých obíhají planety?
Maldek
Aninka,2005-05-27 07:57:59
Slyšela jsem o hypotéze, že mezi Marsem a Jupiterem byla ještě jedna planeta, někdo použil název Maldek. Co když ono "zasypání asteroidy" bylo způsobeno explozí oné planety ? Pokud bychom připustili možnost, že tu planeta Maldek byla, vyvstává otázka, co způsobilo její explozi ? Co když byla někým osídlena a činností těchto bytostí k explozi došlo ? Vysvětlovalo by to báje o mimozemšťanech, kteří přiletěli z vesmíru na Zemi ?
Nezda se
Jarda,2005-05-30 08:40:14
Kdysi to byla oblibena teorie, ale velmi pravdepodobne se jedna o material, ktery se nemohl "sbalit" do podoby planety - zrejme hlavne kvuli gravitacnimu pusobeni Jupitera. Existuji odhady, ze puvodne tam bylo materialu nekolikanasobku hmotnosti Zeme, ale planeta se z nej nevytvorila - hvezdny vitr mladeho Slunce, Jupiter a nektere typy srazek prostor vycistili na dnesni hmotnost cca 1/1000 Zeme (takze pri sbaleni vsech asteroidu mezi Marsem a Jupiterem dohromady by vzniklo teleso cca o polovicnim prumeru Mesice).
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
