Солнечная система и другие планетарные системы в Галактике Млечный Путь

0
190
views

Наша Солнечная система насчитывает 8 планет и свыше 300 спутников, и все это вращается вокруг Солнца. Но так было не всегда — в нашей Солнечной системы долгая и бурная история, она уцелела после первичного хаоса, и он еще повторится в будущем. Карточный домик, который собой представляет Солнечная система, напрочь рассыплется, вот так всегда и работают все Солнечные системы.

Галактика Млечный Путь насчитывает миллиарды звезд, одной из них и является наше Солнце. Вокруг Солнца вращаются планеты и спутники, они составляют Солнечную систему. Наша Солнечная система совершенно уникальная планетарная модель, и возникает вопрос: существуют ли другие планетарные системы, вращающиеся вокруг других звезд. Чтобы обнаружить их, ученые сканируют небесное пространство с помощью крупнейших телескопов, например  одним из крупнейших в мире оптических телескопов на вершине вулкана Мауна-Кеа на Гавайях — двух телескопов Кека.

Телескоп Кека
Телескоп Кека

Галактика Млечный Путь вмещает в себя около 200 млрд. звезд, и многие из них имеют собственные планетарные системы. Наша Солнечная система в которую входят 8 крупных планет не одинока, существуют родственные ей планетарные системы, исчисляемые миллиардами. Конечно астрономы надеяться обнаружить какую-нибудь Солнечную систему, в которой есть планета типа Земли, начало поисков было многообещающим. На сегодняшний день они нашли более 360 звезд, по орбитам которых вращаются планеты. Ученые сделали одно интересное открытие: вокруг звезд обычно вращается не по одной планете, а по 2, по 3 и по множеству планет, и они образуют сообщество, которое очень похоже на планетарное сообщество, вращающееся вокруг нашего Солнца. Впервые в ученых появилась возможность, с помощью как земных телескопов так и космических, более детально их изучить, они смогли наблюдать как нагреваются планеты, вращаясь вокруг своего Солнца. Например видели как одна планета, вращаясь вокруг своей звезды, то нагревалась, то остывала и стало понятно что это ночная затем дневная сторона планеты, это была разница температур. Астрономам открылась картина закатов и рассветов, развивающаяся в другой Солнечной системы.

Планета в инфракрасном спектре
Планета в инфракрасном спектре

Но эти планета ничего общего с Землей не имеют, и большинство из этих вновь открываемых Солнечных систем совсем не похожи на нашу. Планеты их составляющие огромны, они намного больше Юпитера, некоторые движутся по неправильным орбитам,  другие в противоположных направлениях, а третьи на миллиарды километров улетает в космическое пространство, после чего возвращаются к своей звезде. А какие-то из них настолько близко приближается к звезде, что их поверхность превращается в пар.

Планетарные системы представляет собой многообразие различных форм, размеров масс, планет и т.д. и наша Солнечных систем уникальна, является лишь одним образцом планетарных систем из тысячи. Хотя каждая из  Солнечной системы у них есть кое-что общее — все они начинались со звезды.

Вначале из облака пыли и газа, так называемой туманности рождается звезда. На фото туманность Конская Голова и туманность Орла — огромная звездная колыбель, основа сотворения. Ученые пытаются понять, что служит толчком к процессу создания звезд. По одной из версий это может быть недалекий взрыв сверхновой звезды. Мощь, которая вторгается в аморфное молекулярное облако сминая его, комкая и утрамбовывая так, что в свои права вступает сила гравитации.  Как только гравитация набирает обороты, облако начинает сжиматься, засасывая в гигантский круговорот все больше и больше газа. Гравитация, сконцентрирована в его центре, замешивает все в плотный горячий шар, который становится все жарче и жарче. В какой-то момент атомы газа начинает сливаться и зарождается звезда. Оставшаяся пыль и другие частицы формируют диск, вращающийся вокруг новой звезды. Он из исходного материала, из которого потом образуются планеты, спутники, кометы и астероиды.

Создание звезды
Рождение звезды

В 2001 году космический телескоп Хаббл сканировал туманность Ориона и запечатлел эту новую звезду в окружении одного из таких дисков. На этом снимке — момент рождения Солнечной системы.

Рождение звезды в туманности Ориона
Рождение звезды в туманности Ориона

Это как детские фото нашей Солнечной системы, и наша когда-то была такой. Эти снимки приоткрыли тайну зарождения планетарных систем, наконец  у астрономов появилось устройство, позволяющее фотографировать планеты в момент формирования. Это уникальная возможность видеть как вокруг других звезд образуются планеты. Таким образом они могут понять как зарождалась наша собственная Солнечная система. Ученые поняли откуда берутся звезды, но остался вопрос: как из диска газа и пыли образовывались планеты.

Ответ был получен случайно, на борту международной космической станции. Астронавт Доналд Рой Петтит экспериментировал с кристаллами соли и сахара в условиях невесомости. За всем происходящим наблюдали из центра управления полетами, и все стали свидетелями того, как Петтит постиг процесс формирования планет из космической пыли. Однажды субботним утром в рамках научных экспериментов Дон взял пакеты, предназначены для хранения напитков и положил в них сахар и соль, а в другой пакетик он насыпал кофейный порошок.  Потом он надул эти пакетики и увидел, что все эти частички сразу начали лепиться друг к другу, образуя комки.

Формирование планет
Как формировались планеты

Так была решена научная астрономическая загадка, решение которой искали 40 лет, это было грандиозное открытие: в условиях космической невесомости частички пыли не летают по отдельности, а соединяются вместе. Вот так из космической пыли образуются гигантские планеты, частички пыли сталкиваются друг с другом, прирастая друг другу, вырастают до больших частичек, потом камней и целых булыжников. Чем больше  каменная глыба, тем большей силой гравитации она обладает и она начинает поглощать все что находится рядом с ней и становится больше. Она разрастается, тяжелеет, втягивает в себя все больше и больше каменистые образования. В конце концов некоторые из этих глыб разрастаются до масштабов планет.

На начальном этапе Солнечные системы представляют собой бушующую стихию и наша не была исключением. Она начиналась, имея в своем активе 100 малых вновь образованных планет, но как случилось, что осталось только 8 больших? Ответ был получен в процессе изучения эволюции других Солнечных систем. Астрономы видели как в Солнечных системах формируются планеты и вдруг вокруг них ни с того ни с сего появляются гигантские диски, скорее всего они образуются в результате мощных столкновений. Если планеты сталкиваются друг с другом в других Солнечных системах, они наверное сталкивались и в нашей. Теперь ученым известно, что это происходило во всех Солнечных системах в процессе формирования. Потому что так и происходит их становление.

Формирование Солнечной системы
Солнечная система, процесс формирования

Сегодня в нашей Солнечной системе царят упорядоченность и аккуратность, но так было не всегда. На заре, спустя несколько миллионов лет после того как планеты начали формироваться, десятки если не сотни из них хаотично вращались в Солнечной системе, и они сталкивались друг с другом. Иногда они сливались, превращаясь в более крупные планеты, иногда разбивали друг друга, рассыпаясь на более мелкие образования. В новой Солнечной системе движение было оживленным,  в ней вращались небесные тела всех размеров и столкновения были неизбежны. Некоторые планеты увеличились в размерах, мощнее становились и столкновения. Одна планета наталкивалась на другую, выживали только самые большие, остальные вдребезги разлетались. Что-то очень крупное врезалось в еще молодую планету Меркурий, с нее слетела кора и осталось лишь одно железное ядро. Молодая планета Земля устояла. Объект планетарных размеров по касательной задел Землю, унеся с собой в космос большую часть земной коры.

Столкновение планет
Столкновение планет

Вокруг Земли вращалось множество всяких частиц, которые со временем образовали Луну. Такие разрушительные коллизии хозяйничали 500 млн. лет.  Планеты с тех времен хорошо известны нам сегодня: Марс, Земля, Меркурий, Венера, представители внутренней части Солнечной системы, это уцелевшие небесные объекты, что не погибли в ходе тех гигантских столкновений. Обломки от разбитых молодых планеты сформировали астероидный пояс, это свалка каменистых остатков того, что когда-то являлось планетами.

Большинство мощных коллизий происходило во внутренней части Солнечной системы, но одна из внешних планет -Уран, так же не избежала удара. Это загадка, так как внешние планеты сформировались преимущественно из газа и в большинстве своем миновали буйство стихии, характерное для внутренней части Солнечной системы. У них сформировались каменистые ядра, вокруг которых аккумулировался газ, этот процесс по астрономическим меркам прошел очень быстро, всего за 1 млн. лет. И эти планеты-гиганты мы с вами сегодня можем видеть.

За газообразными гигантами Юпитером и Сатурном следуют Уран и Нептун, которые состоят из газа и льда. А за ними располагается пояс Койпера — круговорот из ледяных глыб и карликовых планет. Раньше ученые думали что один из объектов пояса Койпера — Плутон, был девятой планетой. Затем они поняли, что Плутон на самом деле не что иное как планета-карлик, вращающаяся как и множество ей подобных на удаления 4,5 млрд. км от Солнца. Там полно подобного рода объектов, они так далеко, что едва различимы. Это то, что осталось от процесса формирования Солнечной системы. Пояс Койпера можно назвать границей влияние Солнца, свет и тепло туда едва доходят, но это еще не конец нашей Солнечной системы.

Россыпи из триллионов ледяных объектов, так называемое облако Оорта, располагается еще дальше. Оно удалено настолько, что требуется целый год на то, чтобы солнечный свет добрался до него. От холодных внешних рубежей до горячей звезды в самом центре, наша Солнечная система похожего выглядит довольно устойчивый, вроде бы все в порядке, на своих местах. Ну что то все таки здесь не так, — Уран и Нептун не на своих местах.

На таком удалении от Солнца не было достаточно материала, из которого могли сформироваться такие большие планеты, как же они там оказались?  У астрономом появилась теория по которой Уран и Нептуна образовались очень близко к Солнцу, а затем  были грубо выдворены оттуда. Но что заставило две огромные планеты пересечь всю Солнечную систему? Ученые полагают, что Юпитер и Сатурн в такое забавное взаимодействие, при котором Юпитер огибал Солнце четко два раза, в то время как Сатурн одновременно успевал делать ровно один оборот. При такой конфигурации планеты, близко встречаясь на орбитах, неизбежно будут удаляться друг о друга чаще, вот почему вся система подверглась жутким потрясениям. Совокупная сила гравитации от Юпитера и Сатурна оказала мощное влияние на Уран Нептун, заставив их удалиться от Солнца. По ходу своего движения две планеты натыкались на астероиды и каменистые обломки, оставшиеся в космосе в результате формирования других планет. И вот во все стороны разлетелись миллиарды каменных глыб. Некоторые глыбы образовали астероидный пояс, большинство из них, отброшенные далеко назад, создали обширный пояс Койпера. Здесь уместно сравнение с партией в боулинг: шар катится по дорожке и сбивает кегли, это и произошло во внешней части Солнечной системы.

Но гравитационное поле от Юпитера и Сатурна было настолько мощно, что оно должно быть изменило положение двух планет. Вполне вероятно, что Уран и  Нептун как планеты сформировались в обратном порядке: Нептун изначально располагался ближе к Солнцу, чем Уран, но в результате гравитационных вихрей они поменялись местами. Пока Уран и Нептун укрепляли свои позиции на новых орбитах, поток комет и астероидов устремился к планетам внутренней части Солнечной системы, доставляя туда драгоценный груз. Из дальних рубежей Солнечной системы астероиды принести с собой воду. Возможно если бы не было перемещения Урана и Нептуна и не было того астероидного потока, вода никогда не попала бы на Землю, тогда не было бы океанов, и  не было бы жизни.

Следы тех бомбардировок видны и сегодня, но не на Земле. Когда астронавты исследовали лунные кратеры, они пришли к выводу, что большинство из них появилась в одно и тоже время — 3 млрд. 900 млн. лет назад, именно в это время происходила великая бомбардировка. Версия о переходе планеты с одной орбиты на другую возможно звучит слишком смело, но ученые наблюдали этот феномен в других Солнечных системах и они полагают что именно так все они и формировались. Если заглянуть в глубины Вселенной и посмотреть на планеты, окружающие другие звезды, то повсеместно можно видеть свидетельство именно такого развития событий.

В одной очень удаленной системе ученые обнаружили нечто совсем необычное: планету, сравнимую по размерам с Юпитером, но она сильно от него отличается. Некоторые из таких планет-гигантов ходят по орбитам, расположенным очень близко к главной звезде, они оборачиваются вокруг нее за считанные дни. Таким образом звезды выступают в качестве паяльной лампы про отношению к этим гигантам, раскаляя их до температуры 1-2 тыс. градусов Цельсия. Газообразная планета-гигант ни как не могла образоваться столь близко к Солнцу, там слишком жарко. Единственное объяснение заключается в том, что она сформировалась где-то очень далеко, а потом переместилась сюда. По такому же сценарию могла развиваться и наша Солнечная система, ученые обнаружили на поверхности Солнца большое количество лития. Обычно литий в состав звезд не входит, но он встречается в газообразных планетах. Не исключено, что в нашей Солнечной системе была еще одна гигантская планета, которая врезалась в Солнце, это может объяснить как туда попал литий.

Планета в чужой Солнечной системе
Планета в чужой Солнечной системе

Это можно сравнить с каруселью: чем быстрей она вертится — тем дальше вас отбрасывает от центра, а когда она останавливается, то теряется ускорение и вы приближаетесь к центру. Тоже самое происходит и с планетами пересказ которого зародились планеты вращаться при движении оставшиеся от него составляет все объекты ходить по кругу по сей день. При движении со скоростью 107 тыс. км в час Земле требуется 1 год чтобы обернуться вокруг Солнца. У более удаленных от Солнца планет орбиты больше, скорость движения меньше и вокруг Солнца они оборачиваются дольше. Сатурн полностью огибает Солнце раз в 29 лет, у Нептуна на это уходит 164 года. Каждая планета четко придерживается своей орбиты по отношению к Солнцу, это очень хорошо для нас. Все планеты в нашей Солнечной системе удачно расположены, все движутся по почти правильному кругу, в следствии чего весь карточный домик держится и не распадается.

Если бы в нашей Солнечной системе не было таких четких правильно очерченных круглых устойчивых орбит, нас бы с вами не было. Планеты движутся по безопасным стабильным орбитам. Чего не скажешь о миллиардах комет и астероидов, которые молнией устремляются к центру Солнечной системы, подвергая Землю большому риску.

Кратер на этих фотографиях образовался от падение метеора, объект из камня и железа радиусом 46 м врезался в Землю примерно 50 тыс. лет назад. Но можно пересечься из гораздо более крупными объектами, взгляните на Луну, ее поверхность покрыта кратерами побольше, Земля так же была такой, и не раз. Но эти кратеры со временем сильно сгладились. Известно, что 65 млн. лет огромный астероид врезался в Землю в районе мексиканского залива, он несся со скоростью 72 тыс. км в час и в момент удара вырвался энергетический поток, более мощный чем 5 млн. атомных бомб. Погибло 70% всего живого на Земле. Еще пара таких ударов и жизнь на Земле была бы полностью уничтожена.

Но у Земли есть надежный и очень большой защитник… Юпитер не просто симпатичный объект, на который можно любоваться через телескоп, он играет очень важную роль в поддержании жизни на Земле. Сила гравитации у него настолько велика и он настолько удачно расположен в Солнечной системе, что он защищает Землю от комет, прилетающих из глубин Солнечной системы, которые могут столкнуться с нами. Юпитер это своего рода самая большая бейсбольная бита Солнечной системы. Когда комета приближается — Юпитер вышибает большинство из них из Солнечной системы

В 1994 году комета Шумейкеров-Леви устремились в центр Солнечной системы, но Юпитер ей миновать не удалось. Астрономы наблюдали как Юпитер развеял ее на куски, а все что от нее осталось свалилось на ее поверхность. Астрономы видели как небесные тела врезались в Юпитер и как с него вырывались после этого огненные шары размером больше Земли. Это были самые мощные взрывы, когда либо сотрясающие нашу Солнечную систему. Если бы эта комета столкнулась с нами, она бы уничтожила поверхность нашей планеты, это положило бы конец жизни на Земле. Не будь Юпитера, по мнению ученых, вероятность столкновения  Земли с другими объектами была бы в 1000 раз больше, чем это есть на самом деле.

Нам невероятно повезло что Земля движется по столь идеальной орбите. Юпитер защищает нас от комет и астероидов, мы достаточно близко находимся к Солнцу, в следствии чего вода на нашей планете не замерзает и не так близко чтобы эта вода выкипала. Это самые оптимальные условия для жизни. Встает вопрос: если в нашей Солнечной системе созданы столь хорошие условия для жизни, может ли то же самое быть и в других Солнечных систем? Астрономы всего мира стремятся найти новые планеты в удаленных Солнечных системах. На сегодня их обнаруженное свыше 420. Большинство из них представляет собой газообразные гиганты типа Юпитера. Но они либо слишком близко расположены к своему Солнцу, либо слишком далеко от него.

В 2005 году астрономы обнаружили Солнечную систему в созвездии Весов, находящуюся от нас на расстоянии 20 световых лет, в которой есть каменистые планеты, и одна из них идеальна и по размерам, и по расположению. Эти планеты вращаются вокруг звезды по названиям Глизе 581 (Gliese 581). Эта звезда и 5 ее планет по сравнению с нашей Солнечной системой выглядят очень необычно. Орбиты всех этих планет слишком близки к звезде, все они расположены ближе к своему Солнцу чем Меркурий — наша ближайшая к Солнцу планета. Но Глизе 581 (Gliese 581) звезда маленькая, красный карлик, она не так ярко светит и не так тепло греет как наше Солнце, поэтому планеты могут располагаться ближе к ней и не выпаливаться. Ученым уже известно о 5 планетах из этой Солнечной системы, некоторые из них весьма любопытны. Масса одной из них всего в два раза превышает земную, она не очень близка к своему Солнцу, но на ней должна быть слишком жарко. Но есть еще одна, она в раз 8 тяжелее Земли и достаточно отдалена от звезды, и вполне могла бы быть обитаема. Подобно Земле она вращается от Солнца на таком расстояние, которое позволяет воде не замерзать. а там, где вода, могут быть океаны и жизнь.

 Звезда Глизе 581 (Gliese 581) и ее планеты
Звезда Глизе 581 (Gliese 581) и ее планеты

В марте 2009 года NASA запустила космический телескоп Кеплер, его миссия — поиск планет в других Солнечных системах, аналогичных нашей. Возможно мы найдем планеты, в атмосферах которых имеется метан, аммиак, возможно мы найдем планеты, покрытые продуктами чужого органического синтеза, типа смолы, возможно мы найдем планеты на которых есть вода. На ближайшие два десятилетия вполне можно ставить перед собой смелую задачу: изучить все многообразие планет подобных Земле. С помощью телескопа Кеплер астрономы рассчитывают обнаружить сотни, возможно и тысячи новых Солнечных систем. Возьмите нашу Галактику Млечный Путь, в ней от 500 млрд. до триллиона звезд, довольно большой процент из них окружен планетами. А теперь представьте себе сколько может быть таких галактик. Конечно мы еще не нашли всех галактик, но количество тех, что мы можем сфотографировать примерно 60 миллиардов. Когда вы посмотрите на ночное звездное небо, знайте, что перед вами, только в одном том направлении куда вы смотрите, даже если вы этого не видите, миллиарды Солнечных систем. И, возможно, существует Солнечная система, в которой есть планеты типа Земли. Если это стало возможным однажды, это могло произойти не раз…

Космический телескоп Кеплер
Космический телескоп Кеплер

Какой бы неустойчивой не выглядела наша Солнечная система, она очень медленно движутся к своему распаду. Если в прошлом царил хаос, это не значит что на сегодня все устоялось, все равно существует вероятность что хаос повторится. В будущем гравитационная тяга, имеющаяся между планетами, постепенно нарушит их орбиты. Не исключено, что через миллиарды лет такого перетягивания каната две какие-нибудь планеты понемногу сблизиться друг с другом. Когда это случиться, а это обязательно случится,  две планеты ударятся друг о друга, одна из них, а может и обе сойдут со своих орбит, и не исключено, что одна или обе вылетят из Солнечной системы. Марс может покинуть Солнечную систему, Меркурий может столкнуться с Землей. И карточный домик, который собой представляет наша Солнечная система напрочь рассыплется. И зарождение Солнечных систем, и их конец,  сопровождается коллизиями и разрушениями. Так может продолжаться миллиарды лет, но вместе с тем Солнечные системы могут жить без потрясений много лет.

Но так или иначе наша Солнечная система обречена. Как и во всех Солнечных системах конец наступит когда погибнет звезда, расположенная в центре. Через 5 млрд. лет топливо в нашей звезде иссякнет и она превратится в красного гиганта, она нагреется, раздуется и поглотит внутренние планеты. Поверхность Земли опалится, моря испарятся, а почва оплавится. Солнце разрастется до размеров орбиты Земли, наиболее вероятным сценарием конца света будет то, что мы на какое-то время окажемся в недрах Солнца. Земля поглотится Солнцем, там ее попалят и поджарят, буквально.  Через какое-то время красный гигант так же распадется и останется безжизненное тело, именуемое белым карликом, уменьшится до размеров Земли, и через миллионы или миллиарды лет остынет окончательно. Именно таким и будет конец нашей Солнечной системы.

С Земли, этой безжизненной каменистой планеты, которая некогда служил домом для мощной процветающей цивилизации, можно будет взглянуть на небо и увидеть едва различимую точку — наше с вами Солнышко, которое стало теперь погибающей, практически мертвой звездой. Все что останется от внутренней части Солнечной системы по-прежнему будет вращаться вокруг белого карлика, а гигантские внешние планеты будут жить и дальше, целые и невредимые. Они нагреются, пока Солнце будет находиться в состоянии красного гиганта, но когда Солнце станет белым карликом им ничто не угрожает: водород и гелий никуда не денутся, разве что слегка подостынут, поскольку белый карлик не сможет их подогревать до былых температур.

Хотя у нашей Солнечной системы есть еще в запасе 5 млрд. лет, возможно другие Солнечные системы галактики уже все это испытали на себя. Наша Солнечная система возникла из хаоса, теперь в ней есть жизнь, мы счастливчики. У нас правильное количество планет, все они расположены на правильных позициях, удалены друг от друга на правильное расстояние, все вращаются по правильным орбитам, но все могло сложиться по другому. Наша Солнечная система оказалась счастливой начиная с Солнца — устойчивого легкого образования, позволившее зародиться жизнь, возможно это не просто случайность, что мы есть.

Примечательная цепочка событий, происшедшая за миллиарды лет, превратила нашу Солнечную систему в идеальное место для возникновения жизни. То, что мы верим сегодня не означает, что так было всегда и так будет всегда, мы не уникальны, но так все сложилось. Все на своих местах, планеты на своих местах, планеты-гиганты на своих местах чтобы защищать нас от столкновений. И все это должно быть на своих местах, чтобы жизнь на Земле продолжалась. На сколько нам известно жизнь есть только в нашей Солнечной системе. Солнечные системы рождается и умирают, а кто же мы: уникальный феномен или вполне обычное явление? Мы этого не знает, но еженедельно мы открываем новые Солнечные системы с новыми планетами. Возможно это только дело времени прежде чем мы обнаружим что мы, — не одиноки.

 

ПОДЕЛИТЬСЯ

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here