Новое исследование, проведенное астрономом Вашингтонского университета Рори Барнсом и соавторами, описывает возможные планетные системы, в которых гравитационное воздействие одной планеты с правильной орбитальной конфигурацией и наклоном может иметь от умеренного до разрушительного воздействия на орбиту и климат другого, возможно, обитаемого мира. .Их результаты были приняты для публикации в Astrophysical Journal.По словам Барнса, величина хаоса может варьироваться в широких пределах: от планет, орбиты которых остаются в основном круговыми, до тех, «орбиты которых настолько удлиняются, что планета может врезаться в свою звезду — крайняя форма изменения климата!»
По словам Барнса, даже если эффект не столь драматичен, орбита — а значит, климат, поскольку орбита является основным двигателем климата — все еще может быть достаточно серьезной, чтобы подавить жизнь или стерилизовать планету, если она уже началась.Особый эффект, который они изучали, называется «резонанс среднего движения», и он проявляется, когда орбитальные периоды двух планет представляют собой целочисленное отношение друг к другу, например, Нептун совершает три оборота вокруг Солнца за каждый раз, когда Плутон обращается дважды. Повторяющаяся сила, подобная гравитационному толчку, происходит в одном и том же месте на орбитах планет вокруг звезды, эффект которой медленно растет в течение миллионов лет.
Это может произойти с планетой в обитаемой зоне ее звезды, в полосе пространства вокруг нее, которая позволяет вращающейся по орбите скалистой планете иметь воду в жидкой форме на своей поверхности, что дает шанс жизни. Барнс называет такие миры «хаотическими Землями» и предлагает снизить их приоритеты в поисках жизни.Еще одним условием этого орбитального запугивания является «взаимное наклонение», что означает, что две планеты наклонены друг к другу в космосе.
Все планеты в нашей солнечной системе лежат в одной плоскости в космосе и называются компланарными, но не все планетные системы такие. Поэтому Барнс и его коллеги решили «поднять» наклонения между планетами в компьютерных моделях и изучить результат.
«Это была основная идея», — сказал он. "Что происходит, когда у вас есть планеты, которые находятся в этом резонансе и имеют взаимное наклонение?"И мы обнаружили, что все идет наперекосяк. Эти небольшие возмущения, которые продолжают происходить в одной и той же точке, заставляют одну из орбит совершать какие-то сумасшедшие вещи — даже полностью переворачиваться — а затем как бы возвращаться туда, где она была. раньше. Это было довольно неожиданно для нас ".
Если колебания невелики, такие миры могут еще сохранить шанс на жизнь и заслуживают дальнейшего изучения. Но если они драматичны, астрономам, вероятно, следует поискать в другом месте.«Планеты в системах, которые почти не попадают на орбиты с родительскими звездами, являются менее многообещающими целями и должны быть пропущены для других кандидатов, — сказал Барнс, — даже если они сегодня находятся на круговых орбитах в обитаемой зоне».
По его словам, дальнейшее компьютерное моделирование поможет исследователям различать эти две возможности.Через несколько лет появятся такие мощные инструменты, как космический телескоп Джеймса Уэбба, способные определять атмосферы экзопланет или атмосферы за пределами Солнечной системы.
Но работа будет дорогостоящей, поэтому астрономам нужно будет с умом выбирать объекты исследования, сказал Барнс.Барнс — ведущий автор исследования.
Соавторы — Томас Куинн и Рассел Дейтрик, профессор астрономии и аспирант Университета штата Вашингтон, соответственно; Ричард Гринберг из Университета Аризоны и Шон Раймон из Лаборатории астрофизики Бордо во Франции.Исследование проводилось через Виртуальную планетарную лабораторию, междисциплинарную исследовательскую группу из UW, и финансировалось НАСА и Национальным научным фондом.