Ранние этапы формирования Солнечной системы отличались крайней нестабильностью. Современные астрофизические модели указывают на то, что в прошлом гигантские планеты пережили фазу хаоса, в результате которой одно или два небесных тела размером с Уран или Нептун были выброшены в межзвездное пространство. Исследователи полагают, что следы этого масштабного события сохранились в самых неожиданных местах, в частности — на спутниках Урана.
Свидетельства планетарной нестабильности
В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Icarus, специалисты проанализировали 122 сценария развития Солнечной системы. Целью работы была оценка того, как спутниковые системы планет-гигантов отреагировали бы на гравитационные возмущения. Согласно выводам экспертов, объяснить текущие характеристики лун Урана без эпизода жесткой нестабильности крайне сложно. Подобный хаос в моделях возникает преимущественно в тех случаях, когда в системе изначально присутствовало больше планет-гигантов, чем наблюдается сегодня.
По мнению авторов работы, спутники Урана подвергались дестабилизации как минимум дважды. Первый раз это произошло при столкновении, которое наклонило планету набок, а второй — во время сближений между гигантами в период миграции. Гравитационное воздействие планет, которые позже покинули систему, фактически разрушило и заново сформировало спутниковую систему, приведя ее к нынешнему виду.
Миграция планет и «недостающее звено»
Согласно модели планетарной нестабильности, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун изначально сформировались значительно ближе к Солнцу и друг к другу. Спустя миллионы лет они переместились на свои современные орбиты. Однако классическая модель миграции имеет ряд несоответствий с наблюдениями:
- Текущие орбиты Юпитера и Сатурна являются эксцентрическими (вытянутыми), а не круговыми.
- Существующие структуры, такие как пояс Койпера (область за орбитой Нептуна, заселенная ледяными объектами), в обычных симуляциях должны были помешать Нептуну занять его нынешнюю позицию.
- Распределение троянских астероидов Юпитера и наличие облака Оорта (гигантской сферической области на периферии системы, служащей источником комет) также сложно объяснить без внешнего воздействия.
Гипотеза о «лишних» планетах позволяет устранить эти противоречия. Предполагается, что именно исчезнувшие тела послужили гравитационным рычагом, который подтолкнул остальные планеты. Поскольку эти объекты были выброшены за пределы системы, они не оставили прямых физических фрагментов, что долгое время удерживало данную теорию в статусе предположения.
Миранда: спутник-свидетель
Новое исследование предлагает рассматривать спутники Урана как прямое доказательство. Особое внимание уделено Миранде — самому маленькому из основных спутников планеты. Астрономы считают ее одним из самых необычных объектов в Солнечной системе. Поверхность Миранды выглядит неоднородной, словно собранной из разрозненных кусков, а сам спутник проявляет неожиданную геологическую активность для своих небольших размеров.
В обзоре отмечается, что Миранда, скорее всего, представляет собой фрагменты более крупного небесного тела, которое было разрушено и заново собрано под влиянием гравитационных сил. В 85% сценариев, протестированных учеными, система лун Урана полностью разрушалась, и лишь в немногих случаях она восстанавливалась — именно в тех моделях, где присутствовали выброшенные позже планеты.
Хотя работа не завершает дискуссию о количестве планет в прошлом, она показывает, что спутники могут служить надежными свидетелями древнего хаоса. Подтвердить эти данные может планируемая миссия NASA и ESA к Урану в 2040-х годах. Если исследования на месте подтвердят, что Миранда является «реконструированным» телом, это станет ключом к пониманию того, сколько миров на самом деле сформировалось в Солнечной системе на заре ее существования.
