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:
https://www.spaceflightnow.com/news/n0505/25lunarspots/
abstrakty Nature 26.května 2005 - https://www.nature.com/nature/journal/v435/n7041/edsumm/e050526-09.html