A partire da Copernico, gli scienziati hanno spostato lentamente la Terra dal suo "centro dell'universo" predeterminato. Gli scienziati ora ammettono che il Sole è una stella normale, non troppo calda, non troppo fredda, non troppo luminosa, non troppo fioca, situata in un luogo casuale in una normale galassia a spirale. Quindi, quando il telescopio Kepler ha iniziato la sua caccia ai pianeti nel 2009, gli scienziati si aspettavano di trovare sistemi planetari che assomigliassero al nostro sistema solare.
Invece, Keplero ha scoperto i tipi di pianeti mancanti nel nostro sistema solare. Si è scoperto che ci sono molti più esopianeti di quanto pensassimo: da "Giove caldo" (pianeti delle dimensioni di Giove) a "super-terre" (pianeti solidi massicci che sono più grandi del nostro). Dei 1.019 pianeti confermati e 4.178 candidati scoperti fino ad oggi, solo un sistema assomiglia al nostro: con pianeti terrestri vicino alla stella e pianeti giganti un po 'più lontani.
"Non abbiamo idea del perché il nostro sistema solare sia diverso e vorremmo ottenere una risposta", ha detto alla rivista Astrobiology lo scienziato planetario Kevin Walsh del Southwestern Research Institute in Colorado.
Nel tentativo di confrontare il Sole ei suoi pianeti con i nuovi sistemi stellari scoperti da Keplero, una coppia di astronomi ha suggerito che il nostro sistema solare potrebbe aver contenuto fino a quattro pianeti in orbita più vicini al Sole rispetto a Venere nella nostra giovinezza e che solo Mercurio è sopravvissuto dopo una serie di collisioni catastrofiche. …
"Uno dei problemi nel nostro sistema solare è che per gli standard di Keplero, Mercurio è troppo lontano dal Sole", ha detto lo scienziato planetario Katrin Volk dell'Università della British Columbia.
Wolf e il suo collega Brett Gladman della stessa università hanno suggerito che all'inizio della vita, la maggior parte delle stelle è circondata da "sistemi di pianeti interni densamente compatti" (STIP). Nel tempo, le collisioni distruggono molti di questi pianeti, lasciandoli vicino al 5-10% delle stelle osservate oggi.
Ma sebbene solo pochi dei sistemi osservati contengano STIP, Wolf crede che una volta prevalsero e il Sole potrebbe essere uno di questi sistemi, i cui pianeti interni originali furono distrutti.
"Se lo STIP si formasse facilmente, sarebbe possibile trovarli intorno a tutte le stelle, dopodiché il 90% di loro è stato distrutto", dice Wolf.
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Walsh non è stato coinvolto in questo studio, ma accoglie con favore il lavoro di Wolf nel far corrispondere il sistema solare con altri sistemi planetari attraverso l'uso di modelli per la ricerca di pianeti invisibili che potrebbero essere stati in passato.
“Possiamo dire che non ci abbiamo mai pensato prima. Abbiamo sempre cercato di abbinare i pianeti che abbiamo visto, ma non quelli che non abbiamo visto. Ora lo vediamo intorno ad altre stelle, quindi è una buona domanda."
Wolf e Gladman si sono resi conto che un piccolo numero di STIP potrebbe far luce sul perché il nostro sistema solare è così diverso. Un paio di scienziati hanno preso 13 sistemi osservati da Keplero che contengono più di quattro pianeti interni e ne hanno eseguito una simulazione di 10 milioni di anni. In dieci occasioni, i pianeti minori hanno subito violente collisioni che hanno cambiato la struttura del sistema planetario. Secondo gli scienziati, è probabile che i resti rimarranno stabili per oltre 10 milioni di anni.
Il team ha quindi eseguito un'altra serie di simulazioni per un lungo periodo di tempo per capire come si sono evoluti i sistemi man mano che diventavano più stabili e per capire come le collisioni sono state distribuite nel tempo. Hanno scoperto che metà dei sistemi è entrato in collisione, ma in precedenza non mostravano segni di disastro. I sistemi collisionali rimasero stabili per quasi tutta la loro vita prima che i pianeti iniziassero a scontrarsi tra loro.
La modellazione ha mostrato che dopo 5 milioni di anni, circa il 5-10% degli STIP nel campione non ha ancora raggiunto la stabilità. Poiché gli STIP sono stati visti solo nel 5-10% dei sistemi planetari osservati da Keplero, ciò potrebbe significare che erano tutti nati con STIP, ma il 90% degli STIP erano stati distrutti al momento delle osservazioni di Keplero.
"Se ogni star avesse una volta un sistema STIP, significherebbe che noi (gli stilisti) semplicemente non ce l'abbiamo fatta quando sono esistiti i pianeti", dice Walsh. - Abbiamo sempre cercato di costruire modelli per ottenere i nostri quattro pianeti solidi, ignorando la possibilità che da tre a cinque pianeti formassero ancora più Terra all'interno dell'orbita di Mercurio. Sarebbe fantastico!".
Se tutto fosse così, la Terra cesserebbe di essere una strana eccezione alle regole della formazione dei pianeti, come mostrano osservazioni casuali. Invece, si adatterebbe perfettamente e non richiederebbe una spiegazione speciale per la sua esistenza. Se il sistema solare - e la terra, quindi, è raro, ciò potrebbe influenzare la prevalenza della vita nell'universo; ma se segue i normali processi di formazione dei sistemi planetari, allora non ci sarà nulla di così insolito in esso.
Mercurio è stato a lungo un problema per gli scienziati planetari. Oltre ad essere più lontano dal Sole rispetto alla maggior parte dei pianeti visti da Keplero, Mercurio è densamente pieno di elementi pesanti. Un'ipotesi riguardante la sua strana composizione include una collisione che ha spazzato via una leggera crosta dal pianeta e ha lasciato un denso strato di ferro.
Allo stesso tempo, i modelli del sistema solare hanno restituito troppo materiale per spiegare solo Mercurio. Per formare un pianeta in orbita attorno a Mercurio, le simulazioni richiedono uno spazio insolito - un confine artificiale - nella polvere che circonda il giovane Sole che si estenderebbe quasi a metà strada rispetto all'attuale orbita terrestre. Se il divario si estendeva fino alla stella, come crede la maggior parte degli scienziati, questo disco doveva contenere troppo materiale.
Se la maggior parte dei sistemi planetari contenevano STIP quando si sono formati, anche il giovane sistema solare potrebbe averne uno. Secondo Wolf, un tale scenario eliminerebbe la necessità di uno spazio artificiale per il disco interno e spiegherebbe un pianeta ricco di ferro. Le collisioni consentirebbero anche la composizione densa di Mercurio.
Per testare questa possibilità, Wolf e Gladman hanno eseguito simulazioni che hanno aggiunto quattro pianeti con masse della Luna e orbite a meno della metà della distanza dalla Terra al Sole. Questi pianeti non avrebbero influenzato la formazione di Venere, Terra e Marte per 500 milioni di anni, nonostante le collisioni avvenute tra i loro solidi vicini. Kepler è arrivato a questo scenario durante le prime simulazioni.
"Non è raro avere un paio di pianeti instabili e gli altri non sentono nulla", dice Wolf.
Quando i piccoli pianeti interni si scontrarono tra loro, incontrarono uno dei due destini. In alcuni casi, la massa dei pianeti in collisione è stata eliminata, ma poi consolidata in diversi corpi. In altri scenari più distruttivi, è rimasto meno del 10% della massa originale e il resto è esploso in piccoli pezzi, a spirale verso una stella o altri pianeti. La differenza spesso dipende dalla velocità con cui i pianeti si muovono, entrando in collisione tra loro; come con una collisione automobilistica, l'alta velocità porta a una grande distruzione.
Sebbene le altre osservazioni di Keplero sui sistemi STIP mostrassero che tre o più corpi di grandi dimensioni erano stati consolidati in uno o due pianeti di breve periodo, il nostro sistema solare apparentemente distrusse fino alla fine. Abbiamo solo un sopravvissuto.
