Астрономы давно считают, что современный облик Солнечной системы сформировался далеко не сразу. Согласно популярным моделям, несколько миллиардов лет назад гигантские планеты располагались гораздо ближе друг к другу и постепенно мигрировали на нынешние орбиты под воздействием сложных гравитационных взаимодействий.
Однако новое исследование показывает, что в этой истории может не хватать одной важной детали. Группа ученых под руководством Натана Клемента провела серию компьютерных симуляций ранней Солнечной системы и обнаружила, что существование дополнительного ледяного гиганта лучше объясняет нынешнее состояние спутников Юпитера и Урана.
Исследователи смоделировали 122 возможных сценария эволюции внешней части Солнечной системы, варьируя количество гигантских планет, их массы и параметры миграции. Главной целью было понять, каким образом спутники Юпитера и Урана смогли сохранить свои орбитальные системы после периода масштабных гравитационных перестроек.
Результаты оказались неожиданными. В большинстве сценариев спутники одной из планет неизбежно теряли стабильность. Луны Юпитера сохранялись менее чем в 15% симуляций, а спутники Урана — примерно в 9%. При этом сценарии, благоприятные для одной планеты, чаще всего оказывались губительными для другой.
Лишь в двух вариантах моделирования исследователям удалось одновременно сохранить спутниковые системы обеих планет. И в обоих случаях в молодой Солнечной системе присутствовал дополнительный ледяной гигант, который сегодня уже не существует.
Согласно наиболее вероятному сценарию, изначально вокруг Солнца вращались не четыре, а пять гигантских планет. В какой-то момент Юпитер сблизился с одной из них настолько сильно, что гравитационное взаимодействие буквально выбросило этот мир за пределы Солнечной системы. Потерянная планета могла превратиться в один из многочисленных свободно блуждающих объектов межзвездного пространства.
Парадоксально, но именно существование этой планеты могло спасти современные спутники Юпитера и Урана. Дополнительный ледяной гигант изменил траектории миграции остальных миров, сократил продолжительность периода нестабильности и помог избежать ряда разрушительных сближений между крупнейшими планетами.
Ученые подчеркивают, что речь идет не о прямом доказательстве существования исчезнувшей планеты, а о наиболее правдоподобном объяснении имеющихся данных. Моделирование подобных процессов всегда содержит элемент случайности, поэтому восстановить точную историю событий спустя миллиарды лет невозможно.
Тем не менее результаты работы добавляют новые аргументы в пользу идеи, что Солнечная система когда-то была значительно более населенной. И если выводы подтвердятся, где-то в глубинах межзвездного пространства до сих пор может дрейфовать древняя планета-изгнанник, покинувшая родную систему миллиарды лет назад.
