Перемещения Юпитера и образование планет земной группы

1-я Книга Федора. Файл 7-В

Файл 7-Б. http://artefact-2007.blogspot.ru/2015/06/1-7.html

    Элизабет Хауэлл

    Юпитер своими перемещениями уступил дорогу Земле ("Astrobiology Magazine", США) .

Voyager 1's Approach of Jupiter "Blue Movie" 1979 (Credit: NASA/JPL)  

    «Есть в нашей Солнечной системе нечто такое, что может показаться необычным. По какой-то причине большинство наших крупных планет находятся вдали от Солнца, а ближе к нему расположены маленькие и каменистые миры, включая Землю.

    Но во многих открытых внесолнечных системах ситуация совсем иная. Там в некоторых случаях ученые обнаружили так называемые «раскаленные Юпитеры». Это огромные газовые гиганты, расположившиеся близко к своим звездам. В других случаях планеты чуть больше Земли настолько близки к своим звездам, что не могут быть обитаемыми. Наша Солнечная система когда-то выглядела так же, или она зарождалась иначе? 
    Поскольку никто не засвидетельствовал то, как 4,5 миллиарда лет назад сформировалась наша Солнечная система, компьютерное моделирование - это лучший способ разгадать загадку. Новая серия модельных сценариев указывает на то, что Юпитер мог сформироваться на отдаленной орбите, а потом временно вторгся в околосолнечное пространство примерно на орбите Земли, после чего снова мигрировал на периферию.
    Этим объясняется то обстоятельство, почему охотящийся за планетами телескоп НАСА «Кеплер» увидел разные типы солнечных систем вокруг других звезд, говорит ведущий исследователь планетолог Константин Батыгин, работающий доцентом в Калифорнийском технологическом институте. 
    «Обнаруженные „Кеплером“ новые планеты обращаются по орбитам вблизи своих звезд, имея обычно период обращения менее 100 дней. И они массивнее Земли, - отметил Батыгин. - Но самое интересное в том, что эти планеты богаты водородом».
    Присутствие водорода на таких планетах может означать, что они собрали его из первичных газовых скоплений, в которых формировалась эта солнечная система, добавил он.
    «Это важное и серьезно отличие от нашей собственной внутренней Солнечной системы. Планеты земной группы бедны водородом, что может указывать на их послегазовое формирование из протопланетных дисков», - сказал ученый. 
    В марте в журнале «Proceedings of the National Academy of Sciences» была опубликована работа на эту тему под названием «Решающая роль Юпитера в ранней эволюции внутренней Солнечной системы». 

Atmospheric Evolution - On a Sphere. (Credit: NASA/JPL/University of Arizona)  

    По газовой орбите 

    Солнце с его планетами, как и другие солнечные системы, образовались из огромных скоплений газа и пыли. Считается, что охлаждение газов и исчезновение сопутствующего термального давления, которое удерживает облако от его собственной гравитации, заставило газы сжаться и сформировать Солнце.
    Со временем частицы пыли сталкивались и смерзались, образуя глыбы, которые в свою очередь тоже срастались и формировали твердую сердцевину планет нашей солнечной системы. Одновременно газовое облако сохранялось еще как минимум несколько миллионов лет, обеспечивая материалом газовые гиганты.

Видео: «Планета-гигант, как громадный поршень». «Анимация эволюции начальной планетной системы после образования в ней первой планеты-гиганта (чёрным). По шкале спектра показано содержание льда в начальных протопланетных телах (планетезималях), по оси ординат - эксцентриситет орбит. Вся анимация занимает время всего лишь около 10 миллионов лет. «Линию сажи» и «линию льда» можете найти на видео самостоятельно. Первичный пояс Койпера расположен позади (справа) от «поршня» Юпитера». (2016-02-04, 12:45:00)

    Но к этой теории формирования есть вопросы. Ранее ученые думали, что расположенные ближе к Солнцу каменистые планеты сформировались в то же время, что и газовые гиганты. Таким образом, получается, что газ должен был как-то исчезнуть из внутренней солнечной системы, но сохраниться во внешней. Существовало мнение, что газ этот выдула солнечная энергия, и его ближе Юпитера уже не осталось. Но почему в других солнечных системах газ присутствует ближе к звезде? 
    По сценарию Батыгина, который является одним из возможных объяснений, Юпитер сформировался первым, после чего в силу взаимодействия с газом он двинулся в сторону Солнца. Далее возник Сатурн, который посредством сложных связей между притяжением и взаимодействием протопланетных дисков начал притягивать Юпитер, доведя его до сегодняшней орбиты.
    «Скорее всего, Юпитер сформировался за пределами ледовой линии солнечной туманности, как минимум в три раза дальше от Солнца, чем сегодняшняя Земля, если мерить астрономическими единицами, - сказал Батыгин. - Вероятно, в какой-то момент он подошел к Солнцу на расстояние 1,5 астрономических единиц, а затем отодвинулся на дистанцию 5,2 астрономической единицы». 
    Такое приближение и удаление Юпитера, объяснил ученый, «породило хаос во внутренней солнечной системе». Газовый гигант швырял одни планетозимали в Солнце, а другие ставил на неустойчивые орбиты, в результате чего они врезались друг в друга. Если в то время сформировались какие-то «супер-Земли», они тоже могли разрушиться.
    Но когда Юпитер ушел с ближней орбиты, несколько крупных кусков осталось на стабильных орбитах, а огромная сила притяжения Юпитера защитила внутреннюю солнечную систему от рикошета других космических обломков, которые могли разрушить оставшиеся куски.

    Формирование скалистых планет

    Теперь оставшиеся планетозимали обращались по орбите там, где было мало газа. Со временем они сталкивались друг с другом, создавая те внутренние планеты, которые мы наблюдаем сегодня - Меркурий, Венеру, Землю и Марс.
    «Таким образом, это хорошо объясняет раннюю миграцию гигантских планет, этап формирования внутренних планет и планет земной группы», - сказал Батыгин. 
    Но такой сценарий требует наличия двух гигантских планет в одном и том же протопланетном диске, причем наружная планета (в нашем случае Сатурн) должна быть не такой массивной, как внутренняя (Юпитер). Сочетание сил притяжения заставляет планеты теснее взаимодействовать с внутренней частью газа, чем с внешней, благодаря чему происходит миграция, и они освобождают дорогу для планет меньшего размера. 
    Батыгин говорит, что потребуется провести дополнительную работу, поскольку его выводы основаны лишь на трех надежных моделях с размерами планетозималей в тысячу, 100 и 10 километров. В будущем надо попытаться создать модель самой Солнечной системы». (26/06/2015). 

Этапы формирования Солнечной системы в представлении художника. (2016-02-04, 12:45:00)

«Как создавалась Солнечная система» 

    Jupiter’s Movements Made Way For Earth

Jupiter could have migrated orbits in the early solar system, making it easy for smaller planets to form. Credit: NASA

    "There’s something about our solar system that appears to be unusual. For some reason, most of our bigger planets are far away from our host star, while closer in are smaller, rocky worlds, including Earth itself.

    This is not the case for many extrasolar systems that have been discovered. So-called “hot Jupiters” - huge gas giant planets that nestle close to their star - have been found in a few examples. In other instances, planets slightly bigger than Earth are so close to their stars as to be uninhabitable. Did our solar system once look like this, or did it start out somewhat differently?
    As nobody was around to witness the forming of our solar system some 4.5 billion years ago, computer simulation is the next best means to unraveling this mystery. A new series of simulation scenarios suggests that Jupiter may have formed in a distant orbit, but temporarily invaded the orbital neighborhood of the present Earth before migrating back out.
    This would explain why NASA’s planet-hunting Kepler space telescope has seen different types of solar systems around other stars, said lead researcher Konstantin Batygin, an assistant professor of planetary science at the California Institute of Technology.
    “The new planets detected by Kepler orbit close to their stars with typical orbital periods shorter than 100 days and are more massive than Earth,” Batygin said. “But the real interesting thing is the planets are enriched in hydrogen.”
    The presence of hydrogen in these planets implies that they collected it from the natal gas clouds in which the solar system was formed, he added.
    “This is an important and stark contrast to our own inner solar system. The terrestrial planets are hydrogen-poor, which can be interpreted as pointing to a post-gas disk formation history,” he said.
    A paper on the subject, titled “Jupiter’s decisive role in the inner Solar System’s early evolution,” was published in March in the journal, Proceedings of the National Academy of Sciences.

    Orbiting in gas

    The Sun and the planets, like other solar systems, formed from a vast collection of gas and dust. It is believed that cooling of the gas and the disappearance of the associated thermal pressure that holds the cloud against its own gravity caused the gas to collapse and form the Sun.
    Over time, dust collided and congealed into rocks and through collisions grew into the rocky cores of the planets of our solar system. Simultaneously, a cloud of gas persisted for at least a few million years, providing plenty of material for the gas giant planets to collect into atmospheres.

While Earth-sized planets have been found outside of our solar system, most orbit too close to their parent stars to support life. Credit: NASA/Ames/JPL-Caltech 

    But there are questions with the formation theory. Previously, scientists thought the rocky planets closer to our star formed at the same time as the gas giant planets. So somehow, the gas had to be missing from the Inner Solar System but present in the Outer Solar System. The thinking was that the Sun’s energy blew out the gas, making it inaccessible to reaches inside of Jupiter. But in other solar systems, why would the gas be present closer in?

    Batygin’s scenario — just one possible explanation - sees Jupiter being created first, then moving towards the Sun due to tidal interactions with the gas. Next, Saturn is created and through a complex interplay between gravity and disk planet interactions, begins pulling Jupiter towards where the planets orbit today.
    “Jupiter likely formed beyond the ice-line of the solar nebula, at least three times as far away from the Sun as the current Earth, or astronomical units (AU),” Batygin said. “It, however, likely came in as close as 1.5 AU at one point, before migrating back out to 5.2 AU.”
    Jupiter’s movements in and out, he explained, “created havoc in the Inner Solar System.” The gas giant flung planetesimals into the Sun and put others into unstable orbits, crashing into each other. If any super-Earths were formed at this time, they could have been destroyed as well.
    But as Jupiter moved out of the vicinity, a few larger rocks in stable orbits remained, and the planet’s immense gravity shielded other things from ricocheting into the Inner Solar System to disrupt the rocks.

    Creating the rocky planets

    The remaining planetesimals would now have been orbiting in an area with little gas. Over time, they would have collided with each other and created the inner planets that we see today - Mercury, Venus, Earth and Mars.

Earths and super-Earths are very common outside of our solar system. Credit: NASA

    “This kind of nicely links the early migration of giant planets, and transcends the stage of interior planet formation and the formation of the terrestrial planets,” Batygin said.

    But this scenario needs two giant planets in the same disc, with the outer planet (Saturn, in our case) less massive than the inner planet (Jupiter). The combined gravity causes the planets to interact more strongly with the inner part of the gas than the outer part of the gas, allowing the migrations to take place and to clear the way for smaller planets.
    More work will be needed, Batygin added, as this was based on only three high-fidelity simulations using planetesimal sizes of 1,000 kilometers, 100 kilometers and 10 kilometers. A future set of simulations will attempt to build the Solar System itself". (Elizabeth Howell. Jun 22, 2015). 

«Рождение Солнечной системы» 

    Ф. Дергачев

    «Принуждающие» силы в эпоху «поздней тяжелой бомбардировки» 

    В качестве комментария добавляю отрывок из своей более поздней аналитики, собранной в «Файле 8-В»:

    «...Надо проанализировать, о чем свидетельствуют упомянутые в «Файлах 7» данной Книги результаты моделирования, проведенного разными исследователями.

    Файл 7-А. «Земля под ударом»

    Файл 7-Б. «Солнечная система - уникальна?»

    Файл 7-В. «Перемещения Юпитера и образование планет земной группы»

    Гипотезы  едины в одном (и в этом я с ними, в общем-то, согласен): миллиарды лет назад Юпитер перемещался из внешних районов Солнечной системы во внутренние, а затем обратно – чтобы занять своё нынешнее место. Авторы гипотез выдвигают красивые объяснения (влияние притяжения Сатурна и пр.), которые хороши решительно всем, кроме одного – они просто неверны. А дело в законе сохранении момента количества движения (момента импульса):

    «Закон сохранения момента количества движения заключается в том, что никакие события внутри изолированной системы взаимодействующих вращающихся тел не приводят к изменению общего для системы момента количества движения. Что бы ни происходило в прошлом в Солнечной системе, эта физическая величина и миллиарды лет назад должна была быть такой же, как и сейчас». («Концепции современного естествознания». Лекция 13). 

   Между тем вышеупомянутые изменения орбиты Юпитера неизбежно должны были «привести к изменению общего для системы момента количества движения», что было возможно только при нарушении в ту эпоху принципа изолированности. Это означает, что уже повторно, на этот раз в ходе «поздней тяжелой бомбардировки», на него действовали «принуждающие» силы извне. ИЗВНЕ. Снова превращая систему «Солнце-планеты» в неизолированную...» («ЗАКОН для Солнечной системы». 8 июля 2015 года).

    Темы блога «Артефакт». «Тайная история Солнечной системы»

    [Книга в работе...]
    Файл 7-Г. «Землю признали "белой вороной" среди пригодных для жизни планет». http://artefact-2007.blogspot.ru/2015/09/blog-post_17.html .

    На эту тему:
    «Земля под ударом». (20 июля 2013 года).
    «Солнечная система - уникальна?» (9 июня 2015 года). 
    «ЗАКОН для Солнечной системы». (8 июля 2015 года).
    «Космическая кадриль и поиск Планеты Икс на "кончике пера"». (alex_anpilogov. 2016-02-04, 12:45:00).