Oliko aurinkokunnassa viides jättiplaneetta?

Viides jättiplaneetta aurinkokunnassamme olisi teorian
mukaan poistunut tähtitenväliseen avaruuteen. Kuva NASA/JPL.

Aurinkokunnassamme on neljä jättiplaneettaa [1] ja neljä pienikokoista kiviplaneettaa [2]. Näin ei kuitenkaan ole aina ollut, sillä aurinkokuntamme historiassa on tapahtunut merkittäviä rakenteellisia muutoksia, esimerkiksi maapallon kuun (Luna) syntyminen törmäyksen seurauksena.

Tutkijoiden näkemyksen mukaan on olemassa huomattavia vaikeuksia selittää koko aurinkokuntamme rakenne, sillä tietokonesimulaatiot eivät luontevasti synnytä nykyistä aurinkokuntaamme. Tutkijat ympäri maapallon ovat pyrkineet löytämään ratkaisua ongelmaan. Näiden tutkijoiden joukossa on myös tohtori David Nesvorny (Southwest Research Institute, Boulder, Colorado). Hän julkaisi vuonna 2011 tutkimuksen, joka perustui tuhansiin tietokonesimulaatioihin, jonka mukaan aurinkokunnassamme on ollut sen syntyvaiheiden aikana viides jättiplaneetta.

Uusimpien simulaatioiden [3] perusteella Nesvorny päättelee, että varhaisessa vaiheessa aurinkokuntamme historiassa viides jättiplaneetta olisi törmännyt [4] Neptunukseen, muuttanut sen rataa ja se itse olisi poistunut aurinkokunnastamme tähtienväliseen avaruuteen. Nesvornyn simulaatiomallin mukaan Kuiperin vyön kappaleet olisivat olleet hyvin tiukasti sidottuja Neptunukseen, mutta törmäyksen seurauksena ne olisivat siirtyneet nykyiselle paikalleen kauas Neptunuksen radan ulkopuolelle.

Nesvornyn ajatus saa tukea muilta tähtitieteilijöiltä, mm. tohtori J. J. Kavelaars (Dominion Astrophysical Observatory, Victoria, Brithish Columbia) kertoo Sciense lehdelle, että Nesvornyn malli selittää hyvin nykyisen aurinkokuntamme monista rakenteista.

Huomautukset

[1] Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptunus. Näitä planeettoja kutsutaan usein myös kaasuplaneetoiksi, mutta nimitys ei ole oikea. Tarkkaan ottaen planeettojen massasta vain murto-osa aineesta on kaasumaisessa olomuodossa ja suurin osa on nestettä. Lisäksi niiden ydin ajatellaan muodostuneet kivestä ja metalleista, joiden olomuodosta ei ole täyttä varmuutta. Lämpötilan puolesta ytimen aineen pitäisi olla sulassa tilassa mutta korkea paine voi pitää ytimen materian kiinteässä olomuodossa.

[2] Merkurius, Venus, Maa ja Mars. Pitäisikö näitä planeettoja kutsua kiinteiksi planeetoiksi, vai kivi-metalli- tai pelkästään metalliplaneetoiksi? Jälkimäinen nimitys olisi paikallaan ainakin Merkuriuksen osalta, sillä eräät tutkimukset ovat osoittaneet planeetan menettäneen suurimman osan kivimateriaalisesta pintakerroksestaan ja jäljelle jäänyt taivaankappale koostuu suurimmaksi osaksi metallista.

[3] Tutkimus julkaistiin elokuun 10. päivänä The Astronomical Journal -tiedejulkaisussa.

[4] Aikaisemmat tutkimukset ja tietokonesimulaatiot ovat osoittaneet, että kaikkien jättiplaneettojen radat ovat siirtyneet jonkin verran. Merkittävin muutos radoissa olisi tapahtunut Uranuksen ja Neptunuksen ratoihin, jotka olisivat vaihtaneet paikkaa keskenään. Törmäys ei välttämättä ole tarvinnut olla kirjaimellinen, vaan Neptunuksen radan muuttumiseen on riittänyt hyvin läheinen yksi tai useampi ohitus. Tällöin energiaa olisi siirtynyt ohittavalle planeetalle ja se olisi sinkoutunut pois aurinkokunnasta. Neptunus olisi energian menettämisen seurauksena siirtynyt sisemmälle radalle ja muiden jättiplaneettojen radat olisivat kokeneet merkittäviä muutoksia.