Olbrzymie planety: jak uniemożliwić życie w innych układach?

Olbrzymie planety gazowe mogą być przyczyną istnego chaosu, gwarantując przy okazji, że na sąsiadujących z nimi mniejszych i bardziej podobnych do Ziemi planetach nic nie przetrwa. Nowe wyniki badań dowodzą, że w niektórych układach planetarnych olbrzymy mogą wręcz wyrzucać mniejsze planety z orbit i siać spustoszenie w ich klimacie.

Jowisz, największa planeta w naszym układzie, odgrywa ważną rolę ochronną. Jego potężne pole grawitacyjne odchyla tory komet i planetoid, które w przeciwnym razie mogłyby uderzyć w Ziemię, co oczywiście pomaga zapewnić na niej stabilne środowisko życia. Jednak wielkie planety znajdujące się w innych częściach Wszechświata niekoniecznie tak samo chronią życie na mniejszych, skalistych planetach w swoim sąsiedztwie. Nowy artykuł opublikowany w czasopiśmie „Astronomical Journal” szczegółowo pokazuje, w jaki sposób przyciąganie masywnych planet w pobliskim układzie gwiezdnym może wyrzucić podobne do Ziemi globy nawet poza strefę zamieszkiwalną tego układu (strefa ta jest definiowana jako zakres odległości od danej gwiazdy, w których na planecie może być wystarczająco ciepło, aby na jej powierzchni mogła istnieć woda w stanie ciekłym, co umożliwia życie).

Omawiany układ HD 141399 jest ciekawy, bo mocno nietypowy: w odróżnieniu od większości znanych układów planetarnych jego cztery olbrzymie planety znajdują się w nim na orbitach znacznie dalszych od ich gwiazdy. To z kolei sprawia, że jest on doskonałym modelem do porównania z naszym Układem Słonecznym, w którym Jowisz i Saturn również krążą stosunkowo daleko od Słońca. To tak, jakby cztery Jowisze działały w nim niczym kule burzące, wytrącając wszystko z równowagi – obrazuje sytuację Stephen Kane, astrofizyk z Uniwersytetu Kalifornii w Riverside i autor nowego artykułu.

Kane przeprowadził wiele symulacji komputerowych, aby lepiej zrozumieć wpływ grawitacyjny tych czterech planet olbrzymów. W szczególności chciał przyjrzeć się strefie nadającej się do zamieszkania w omawianym układzie i sprawdzić, czy Ziemia mogłaby pozostać w nim na jakiejkolwiek stabilnej orbicie. Wiadomo już, że odpowiedź brzmi: tak, ale jest to bardzo mało prawdopodobne. Co więcej, istnieje tylko kilka wybranych obszarów orbitalnych, w których przyciąganie grawitacyjne olbrzymów nie wybiłoby małej skalistej planety z orbity i nie wysłałoby jej poza strefę zamieszkiwalną.

Praca dowodzi zatem, że masywne i duże planety krążące poza strefą zamieszkiwalną skutecznie niszczą szanse na rozwój życia. Drugi, powiązany z pierwszym artykuł wskazuje natomiast, że nawet jedna duża planeta leżąca w środku strefy zamieszkiwalnej dawałaby podobny rezultat. Praca dotyczy układu gwiezdnego oddalonego od Ziemi o zaledwie 30 lat świetlnych, znanego jako GJ 357. Dla porównania średnica galaktyki szacowana jest na 100 000 lat świetlnych, więc układ ten zdecydowanie znajduje się w naszym sąsiedztwie.

Wcześniejsze badania wykazały, że znajdująca się w tym układzie planeta GJ 357 d krąży w strefie nadającej się do zamieszkania i ma masę około sześciokrotnie większą od masy Ziemi. Jednak w nowej publikacji zatytułowanej „Agent of Chaos” Kane wyjaśnia, że masa ta jest prawdopodobnie znacznie większa – możliwe, że sięga nawet 10 mas Ziemi, co oznacza, że prawdopodobnie nie jest to planeta typu ziemskiego, więc życie na niej nie mogłoby istnieć, a w każdym razie w znanej nam formie. W drugiej części artykułu zespół Kane'a wykazuje, że jeśli planeta jest znacznie większa niż wcześniej sądzono, z pewnością uniemożliwia większej liczbie planet zbliżonych rozmiarami do Ziemi dłuższe przebywanie „obok niej” w strefie zamieszkiwalnej.

Mimo że w tej strefie omawianego układu znajduje się również kilka miejsc, w których potencjalnie mogłaby znajdować się Ziemia, można wyliczyć, że orbity faktycznie krążących tam planet byłyby silnie eliptyczne. Innymi słowy, orbity te powodowałyby, że na tych planetach panowałby zwariowany, bardzo zmienny klimat. Według autorów praca ta jest pewnego rodzaju ostrzeżeniem dla astronomów: nawet jeśli znajdujemy jakieś planety w strefie zamieszkiwalnej, nie należy z góry zakładać, że są one z automatu zdolne do podtrzymania życia. Razem oba artykuły dowodzą też, że odpowiedni zestaw okoliczności zapewniający warunki do rozwoju życia we Wszechświecie może być bardzo rzadki, a konfiguracja planet w Układzie Słonecznym jest raczej wyjątkowa.

Czytaj więcej: