Хто Юпітер Землі - друг, ворог або і те й інше? Протягом десятиліть вчені говорили про те, що газовий гігант захищав наш маленький світ, приймаючи на себе удари астероїдів. Інші вчені говорили, що гравітація Юпітера може направити катастрофічні астероїди в нашу сторону.
Поки дебати тривають, виникає тонкий питання про те, наскільки впливовий Юпітер був в юної Сонячній системі. Безумовно, Юпітер своєрідний важкоатлет - в 320 разів важча за Землю. Його гравітація не тільки впливає на астероїди, що проходять повз, але і тягне інші планети в Сонячній системі, включаючи нашу власну.
На перший погляд здається, що позиція Юпітера в Сонячній системі може сильно варіюватися, не завдаючи ніякої шкоди життя, якою ми її знаємо, однак спершу потрібно вивчити те, як інші планети впливають на клімат Землі, вважають дослідники. Залежно від того, як Юпітер взаємодіє із Землею, земна орбіта може значно змінюватися, тим самим впливаючи на кількість сонячного світла, що падає на поверхню нашої планети. Якщо створити модель, що дозволяє обчислити діапазони населеної зони на прикладі Землі і Юпітера, це могло б допомогти в пошуку інших населених або придатних для проживання планет за межами Сонячної системи з газовим гігантом неподалік.
Доброзичливі до життя сценарії
Дослідження космічного телескопа Кеплера та інших обсерваторій відкрили очі на одну правду про планетах: вони схильні формуватися в групи. Велика частина планет за межами Сонячної системи були виявлені не одні. Ми також бачили безліч планетних систем, в яких кружляють так звані «гарячі юпітери», близько розташовані до батьківської зірки.
Пошук населених зон, як правило, орієнтується на скелясті планети або місяця, за розмірами близькі до Землі і кружляють на орбіті, близькій до нашої і дозволяє існування води в рідкому стані. Проте, в інші чинники входять мінливість орбіти планети або нахил її полюсів, і обидва цих факторів можуть визначатися наявністю великих планет в зоряній системі.
Дослідники зацікавилися впливом найближчих планет на життя після спостереження за Місяцем.
Звичайно, якщо Місяць раптом зникне. вісь Землі дестабілізується. Але Уолтхем каже, що краще нам задатися питанням, що трапилося б, якби наша Місяць була більше з самого початку.
«Будь-яка спочатку стабільна планета коли-небудь стане нестійкою, оскільки її обертання сповільнюється, але без місяця це зайняло б десятки або сотні мільярдів років».
«Наявність місяця збільшує темп уповільнення обертання осі, тому в разі Землі, наприклад, знадобиться всього 6 мільярдів років (з моменту утворення), щоб вісь стала нестабільною».
У двох словах, прибрати Місяць зараз - не те ж саме, що не мати її з самого початку. Ми вже пережили 4,5 мільярда років з Місяцем, яка уповільнює обертання осі.
Після цього Уолтхем почав розглядати сценарії, в яких супутнику не дестабілізують планету так швидко. Один з них - якщо сонячна система прецессирует, або рухається, повільніше. Вчений задумався про вплив інших планет на Землю. Це питання також хвилює Джонт Хорнера, астронома і астробіології з Університету Південного Квінсленда, який афілійований з Австралійським центром астробіології.
Юпітер в русі
Дослідники почали з моделей нашої Сонячної системи. У кожній ітерації сім з восьми планет перебували в одних і тих же стартових умовах з точки зору маси, розташування і орбіти. Восьма, Юпітер, залишалася з тією ж масою, але рухалася різними шляхами.
Дослідники використовували різні орбітальні ексцентриситети, починаючи з ідеально круглої орбіти і закінчуючи помірно ексцентричної, або еліптичної, в якій далека і близька дистанції Юпітера на 20% більше, ніж звичайні.
Використовуючи десятки тисяч перестановок, Уолтхем і Хорнер зробили крок далі, змоделювавши зоряну систему через сто мільйонів років, записуючи орбітальні параметри кожні 100 років і вибудовуючи результати в графік.
Модель показала, що більшість розташувань Юпітера привели до невеликих змін в орбіті і нахилі Землі, хоча вплив на клімат планети залишилося за межею розуміння. Хорнер говорить, що він попрацював з Джеймсом Гилмором, кліматологом з Лондонського університету, щоб краще зрозуміти, як зміни в нахилі і орбіті Землі вплинули б на її населеність. Відомо, що зміна нахилу вплинуло б на пори року, а зміна орбіти - на кількість сонячного світла, що падає на поверхню.
Уолтхем між тим каже, що положення Юпітера має вражаючу вплив на клімат Землі. Хоча він вважає, що дослідження має бути більш точним, вчений повернеться до своєї ранньої роботі, щоб вирішити ситуацію.
У пошуках життя за межами Землі
Хоча моделювання конкретно розглядає відносини Землі і Юпітера, вчені вважають, що є певні висновки, які допоможуть в розрахунку світів за межами нашої системи. Візьмемо, наприклад, сонячні системи, які складаються з планет, орбіта яких порівнянна з орбітою Меркурія навколо Сонця.
«Можна цілком впевнено заявити, - каже Уолтхем, - що компактні сонячні системи чи мають планетами зі стабільними осями, а значить менш придатні для життя».
Варто відзначити, що немає «абсолютних правил» щодо населеності. Можуть бути сценарії, в яких вісь рухається занадто швидко, щоб дозволити вижити складного життя, але прості форми життя, на зразок бактерій, цілком можуть швидко адаптуватися до змін температури.
Хорнер між тим розглядає сценарії, при яких гігантські планети відправляють астероїди в напрямку внутрішніх планет. Для Землі планета розміром з Юпітер - одночасно і друг, і ворог. Газовий гігант поглинає деякі удари метеоритів, але також змінює орбіту невеликих тіл, направляючи їх в сторону Землі.
«Кожен об'єкт, - відзначає Хорнер, - який ви додаєте в планетарну систему, ускладнює її, тому кінцевий результат визначається випадковістю. Будь-які зміни, що відбуваються на етапі формування Сонячної системи, хаотичні ».
Можна зробити впевнений висновок, що попри все і завдяки всьому, наша планета все-таки стала жилою. Будемо сподіватися, Юпітер не зіграє з нами злий жарт надалі.
Як могутній Юпітер міг змінити населеність Землі? Ілля Хель