W Układzie Słonecznym istniał piąty gazowy gigant. Gdzie jest teraz?

O tym, że w Układzie Słonecznym kiedyś istniała jeszcze jedna planeta, astronomowie spekulują od dawna. Teraz znaleziono dowody prawdopodobnie potwierdzające tę tezę.

Astronomowie co jakiś czas donoszą o odkryciach nowych egzoplanet – mniej lub bardziej podobnych do obiektów znanych z Układu Słonecznego. Ale bardzo rzadko informuje się o nowych znaleziskach w naszym układzie planetarnym. Najnowsze odkrycia mogą rzucić nowe światło na historię Układu Słonecznego. Amerykańscy naukowcy przekonują, że odnaleźli dowody potwierdzające istnienie piątego gazowego olbrzyma, zapomnianej planety Układu Słonecznego.

Gdzie jesteś, bracie?

Na przestrzeni dziejów Układ Słoneczny zyskiwał i tracił kolejne planety. Odkrycia nowych obiektów przeplatały się z zabieraniem statusu planety innym (Pluton). O początkach Układu Słonecznego wiemy coraz więcej, choć naukowcy nie są w stanie jednoznacznie odpowiedzieć na pytanie, ile planet było w nim w pierwotnym kształcie. Kilka lat temu przeprowadzono symulacje, z których wynikało, że w naszym układzie planetarnym mogły znajdować się nie cztery (jak obecnie), ale pięć gazowych olbrzymów. Gdzie zatem znajduje się zaginiona planeta?

Gazowy olbrzym to typ planety, który nie ma stałej powierzchni, a skały nie stanowią znacznej części jej masy. Taki obiekt ma gęstą atmosferę, która może być zbudowana z gazu lub lodu, a także niewielkie metaliczne, skalne lub skalno-lodowe jądro. Obecnie w Układzie Słonecznym mamy 4 gazowe olbrzymy: Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna. Ich wspólną cechą jest duża masa, duża liczba księżyców (nie wszystkie jeszcze odkryto) i obecność pierścieni.

Okazuje się jednak, że w przeszłości, w Układzie Słonecznym mógł (a właściwie musiał) być jeszcze jeden gazowy gigant, który zniknął nagle ok. 4 mld lat temu. Dowody na istnienie zaginionej planety znalazł astronom David Nesvorny z Southwest Research Institute w Boulder. Badacz twierdzi, że fragmenty planety znajdują się w Pasie Kuipera, daleko za orbitą Neptuna, 30-50 j.a. od Słońca.

Migrujące planety

Jak to się mogło stać, że gigantyczna planeta po prostu wyemigrowała z Układu Słonecznego? Powszechnie wiadomo, że we wczesnych fazach formowania się układów planetarnych występuje zjawisko tzw. migracji planetarnej. Ponieważ młody układ planetarny jest niestabilny, poszczególne obiekty zmieniają swoje orbity. W ten sposób wyjaśniono położenie Urana i Neptuna. Zgodnie z obowiązującym stanem wiedzy, planety te nie mogły powstać w miejscach, w których się znajdują, gdyż gęstość mgławicy słonecznej była tam zbyt niska. Bardziej prawdopodobne, że narodziły się bliżej naszej gwiazdy macierzystej, a w wyniku migracji planetarnej przemieściły się na obecne orbity.

Już kilka lat temu David Nesvorny przeprowadził symulacje dotyczące Układu Słonecznego w wieku ok. 600 mln lat. Zgodnie z nimi, wiele małych ciał niebieskich przeniosło się do Pasa Kuipera, a inne, masywniejsze, przesuwały się ku wnętrzu układu. Niestety, taki scenariusz wydaje się mało prawdopodobny z prostej przyczyny. Powolne migracje Jowisza i wynikające z tego oddziaływania z innymi obiektami, wywołałyby najprawdopodobniej zbyt daleko idące zmiany w orbitach planet skalistych. Jeżeli hipoteza ta byłaby prawdziwa, to nie mógłbym pisać tych słów, bo Ziemia zderzyłaby się z Marsem lub Wenus.

Dlatego zaproponowano inne rozwiązanie, zwane nieco pieszczotliwie „teorią skaczącego Jowisza” (jumping-Jupiter theory). Zakłada ona, że orbita Jowisza zmienia się bardzo szybko, ze względu na oddziaływania z Uranem i Neptunem. Sprawia to, że największa planeta Układu Słonecznego ma nieznaczny wpływ na planety skaliste. Obliczenia przeprowadzone przez naukowców potwierdzają, że tak właśnie mogło być, ale… Niezbędne jest założenie, że w Układzie Słonecznym – między Saturnem a Uranem – istniała planeta o masie podobnej do Neptuna. W wyniku „skoku” Jowisza na orbitę, którą znamy dzisiaj, piąty gazowy olbrzym został wyrzucony poza znany dziś układ planet.

Co dalej stało się z planetą? Prawdopodobnie wywołała ona zakłócenia w tworzącym się dopiero Pasie Kuipera, wyrzucając wiele małych obiektów do wnętrza Układu Słonecznego. Niektóre z nich zostały przechwycone jako księżyce, inne uderzyły w powierzchnie planet skalistych. To prawdopodobnie wtedy powstała większość kraterów na Księżycu.

Samotna planeta

Astronomowie potwierdzili istnienie wielu samotnych planet, unoszących się w przestrzeni międzygwiezdnej. Te obiekty, kosmiczne „wyrzutki”, to dowody na to, że zjawisko „skaczącego Jowisza” jest powszechniejsze niż nam się wydaje. Na wczesnym etapie istnienia każdego układu planetarnego występują zjawiska tak gwałtowne i drastyczne, że mogą doprowadzić do całkowitego „przemeblowania” poszczególnych ciał niebieskich.

Dowodów na istnienie piątego gazowego olbrzyma należy szukać w Pasie Kuipera, który zdaniem Nesvornego jest kluczem do rozwikłania wielu zagadek:

Pas Kuipera skrywa wskazówki dotyczące tego, jak Układ Słoneczny ewoluował od momentu swojego powstania. Jednak znalezienie w nim dowodów na istnienie piątego gazowego olbrzyma jest bardzo trudne. Zagłębiłem się w proces powstawania Pasa Kuipera i dostrzegłem, że niektórych obiektów w nim być nie powinno. Teraz wszystko układa się w logiczną całość.

Zespół Nesvornego jest przekonany, że w Pasie Kuipera może znajdować się nawet 100 tys. obiektów, których średnica przekracza 100 km. Największe z nich są dziś uznawane za planety karłowate, ale zgodnie z obowiązującymi prawami astronomicznymi – nie powinno ich tam być. Astronom doszedł do wniosku, że część z nich mogła kiedyś tworzyć wspomnianą planetę. To właśnie ten obiekt został wyrzucony ze swojej orbity podczas „skoku” Jowisza, co wpłynęło jednocześnie na przesunięcie orbity Neptuna o blisko 8 mln km.

Niestety, nie wiadomo dlaczego piąty gazowy gigant został zdefragmentowany, a nie wyrzucony poza granice Układu Słonecznego, gdzie dryfuje do dziś jako samotna planeta.