Jupiter oli nuoren Aurinkokunnan häirikkö

Avaruudesta tunnetaan jo reilusti yli tuhat eksoplaneettajärjestelmää. Monilla tähdillä on useita kiertolaisia, ja niiden joukossa on niin kaasumaisia jättiläisplaneettoja kuin maankaltaisia kiviplaneettojakin. Yksikään planeettajärjestelmä ei kuitenkaan ihmeemmin muistuta omaa Aurinkokuntaamme.

Syypää kosmisen kulmakuntamme kummallisuuteen alkaa olla selvillä: Jupiter. Aurinkokunnan ylivoimaisesti suurin planeetta oli nuoruudessaan kuin Disney-animaation Räyhä-Ralf, joka pirstoi kaiken tielleen osuneen. Jupiter vaelteli ympäriinsä ja ehti tuhota sisäplaneettojen ensimmäisen sukupolven ennen karkaamistaan nykyisille sijoilleen.

Siksi Aurinkokunnassa ei ole Merkuriuksen radan sisäpuolella kiertäviä planeettoja. Monissa muissa järjestelmissä hyvin lähellä tähteä on Maata kookkaampia kiertolaisia, jopa jättiläisplaneettoja, joiden kiertoajat ovat kuukausien sijasta viikkoja tai vain vuorokausia.

Kuvan kaavioon on merkitty Kepler-avaruusteleskoopilla löytyneiden, Jupiteria pienempien eksoplaneettojen etäisyydet suhteessa Aurinkokunnan sisäplaneettojen etäisyyksiin. Planeettojen lukumäärä kussakin järjestelmässä on merkitty eri värein. Suurin osa niistä kiertää omaa tähteään lähempänä kuin Merkurius Aurinkoa, osa jopa alle kymmenen tähden säteen etäisyydellä.

 

Konstantin Batyginin ja Gregory Laughlinin tekemän tutkimuksen mukaan Jupiterin vaeltelu selittää "aukon" Aurinkokunnan sisimmissä osissa mutta myös maankaltaisten planeettojen ominaisuudet. Merkurius, Venus, Maa ja Mars muotoutuivat vasta hieman myöhemmin, kun niiden nykyisten kiertoratojen tietämillä ei enää ollut kovin paljon planeettojen rakennusmateriaalia.

Jo aiempien mallinnusten mukaan näytti siltä, että Jupiter ei ole kiertänyt Aurinkoa aina niin kaukana kuin nykyisin. Aurinkokunnan varhaisissa kehitysvaiheissa se kulkeutui hitaasti yhä sisemmäs, kunnes toisen jättiläisplaneetan eli Saturnuksen muotoutuminen käänsi Jupiterin kurssin takaisin kauemmas Auringosta.

Aurinkokunnan sisäosissa arvellaan alkuun syntyneen Maata suurempia kiviplaneettoja, joilla oli paksut ja tiheät kaasukehät – samaan tapaan kuin useissa eksoplaneettajärjestelmissä. Kohti Aurinkoa vaeltaneen Jupiterin vetovoima häiritsi kuitenkin niiden ratoja niin, että ne alkoivat kolaroida keskenään.

Syntyneet planeettojen pirstaleet törmäilivät edelleen toisiinsa ja saivat aikaan alati kiihtyvän ketjureaktion, jonka tuloksena ne jauhautuivat pieneksi silpuksi. Tuolloin Aurinkokunnan sisäosissa oli vielä tiheää kaasua jäänteenä pilvestä, josta Aurinko tiivistyi. Se hidasti hajonneiden planeettapirstaleiden kiertoliikettä niin, että ne päätyivät Aurinkoon.

Kohti Aurinkoa syöksyvä aine olisi vienyt mennessään myös planeetat, jotka olivat kenties selvinneet Jupiterin aiheuttamasta kolarisumasta. Kun toisen polven sisäplaneetat – eli nykyiset maankaltaiset kiertolaiset – alkoivat muodostua, ainetta oli tarjolla paljon vähemmän. Ne jäivät pieniksi eivätkä pystyneet keräämään ympärilleen tiheää kaasukehää.

Mikäli tutkimuksen tulokset vastaavat todellisuutta, ennusteet todella maankaltaisten planeettojen löytymiselle ovat kehnot. Ainakin toistaiseksi havaintoaineisto vastaa mallia. Noin 500 tunnetun moniplaneettajärjestelmän perusteella tyypillisessä eksokunnassa on useita kertoja Maata massiivisempia planeettoja, jotka kiertävät tähteään huomattavasti lähempänä kuin Merkurius kiertää Aurinkoa.

Jupiteria muistuttavien jättiläisplaneettojen synty vaikuttaa melko harvinaiselta, mutta jos sellainen järjestelmästä löytyy, se on yleensä vaeltanut suunnilleen Maata vastaavalle etäisyydelle. Aurinkokunnan erikoisuutena on Saturnus, joka vetovoimallaan sai Jupiterin siirtymään takaisin paljon ulommalle radalle. Samalla se tuli luoneeksi edellytykset pienten sisäplaneettojen synnylle.

Jupiteria on perinteisesti pidetty yhtenä Maan elämän edellytyksenä, sillä se imuroi tehokkaasti Aurinkokunnan ulkolaidoilta tulevia komeettoja, jotka Maahan törmätessään olisivat tuhoisia. Nyt näyttääkin siltä, että keskeinen tekijä on ollut Saturnus, joka on pistänyt riehakkaan Jupiterin aisoihin. 

Tutkimuksesta kerrottiin Kalifornian yliopiston (Santa Cruz) uutissivuilla ja se julkaistiin 23. maaliskuuta Proceedings of the National Academy of Sciences -lehdessä (maksullinen).

Kuvat: NASA / ESA / Hubble (Jupiter), Batygin / Laughlin / PNAS (ratakaavio)

 


Juttuja samasta aiheesta