В ранней Солнечной системе могла быть еще одна планета-гигант

Речь идет именно о ледяном гиганте, потому что в таких сценариях дополнительная планета должна быть сопоставима по размеру с Ураном или Нептуном. Еще один газовый гигант уровня Юпитера был бы слишком массивным и нарушил бы устройство системы сильнее, чем нужно.

Работа опубликована в журнале Icarus. Авторы изучали ранний этап истории Солнечной системы, когда орбиты планет-гигантов еще не были такими устойчивыми, как сейчас. По одной из моделей, известной как модель Ниццы, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун после формирования пережили период сильной гравитационной нестабильности. Планеты сближались, меняли орбиты и в итоге заняли нынешние места.

Один из вопросов в этой модели — как системы спутников пережили такие события. Если планеты-гиганты действительно проходили близко друг к другу, их гравитация должна была сильно менять орбиты лун, выбрасывать их или сталкивать между собой.

Чтобы проверить это, исследователи проанализировали 122 компьютерные симуляции ранней Солнечной системы. Их выбрали из тысяч вариантов, потому что они лучше всего воспроизводили основные черты современной внешней Солнечной системы. В расчетах учитывались планеты, спутники, Солнце и малые тела, а часть сценариев начиналась не с четырех, а с пяти или шести гигантских планет. Лишние планеты в таких моделях позже выбрасываются из Солнечной системы.

Судя по расчетам, для спутников Урана и Юпитера такие сближения закончились бы плохо. Вероятность сохранить эти системы в исходном виде была меньше 15%. Среди всех проверенных сценариев только один позволил одновременно сохранить и планеты, и их первоначальные луны.

Особенно уязвимым оказался Уран. Когда рядом с ним проходила другая массивная планета, ее гравитация почти неизбежно разрушила бы устойчивые орбиты спутников. При этом луны не обязательно улетали бы в космос: часть из них могла сталкиваться друг с другом, образуя облако ледяных обломков.

Со временем такие обломки могли снова собраться в спутники. Авторы считают, что этот процесс может объяснить происхождение Миранды — одного из самых необычных спутников Урана. Ее сложный рельеф выглядит как результат тяжелой геологической истории и сильных деформаций.

Авторы считают, что спутники Урана могли пережить такие потрясения не один раз. «Наши результаты показывают, что орбиты спутников Урана, вероятно, нарушались настолько сильно, что дело доходило до столкновений как минимум дважды: из-за удара, который наклонил планету, и из-за нестабильности планет-гигантов», — пишут исследователи.

Ранее ученые объяснили, почему первые признаки жизни могут найти не на самой похожей на Землю планете, а на той, чей сигнал проще всего заметить.

Иллюстрация Pixabay/CC0 Public Domain