Nedavno modeliranje zvijezda sličnih Suncu s planetarnim sustavima, pokazalo je da sustav s četiri stjenovita planeta i četiri plinska diva u stabilnim orbitama – i samo rijetko naseljenim vanjskim pojasom planetezimala – ima samo 15 do 25% vjerojatnosti razvoja. Iako biste mogli biti skeptični u pogledu valjanosti modela koji naš najpoznatiji planetarni sustav stavlja u nevjerojatnu košaricu, možda postoji nešto istine u ovom nalazu.
Ovo modeliranje je temeljeno na trenutnoj bazi podataka poznatih egzoplaneta i na drugi način temeljeno na nekim prima facie razumnim pretpostavkama. Prvo, pretpostavlja se da se plinski divovi ne mogu formirati unutar linija mraza sustava – linija iza koje bi vodikovi spojevi, poput vode, metana i amonijaka, postojali kao led. Za naš Sunčev sustav, ova linija je oko 2,7 astronomskih jedinica od Sunca – što je otprilike u sredini asteroidnog pojasa.
Smatra se da se plinski divovi mogu formirati samo ovako daleko jer njihovo stvaranje zahtijeva veliku količinu čvrstog materijala (u obliku leda) koji tada postaje jezgre plinskih divova. Iako može postojati isto toliko kamenitog materijala poput željeza, nikla i silicija izvan linije smrzavanja, ovih materijala nema dovoljno da bi odigrali značajnu ulogu u formiranju divovskih planeta i sve planetezimale koje mogu formirati divovi su ili proždirali ili odbacili izvan orbite.
Međutim, unutar linije mraza, kameni materijali su dominantna osnova za formiranje planeta – budući da se većina laganog plina izbacuje iz regije silom zvjezdanog vjetra i drugih lakih spojeva (kao što je H2O i CO2) održavaju se samo akrecijom unutar tvorećih planetezimala težih materijala (kao što su željezo, nikal i silikati). Stjenoviti planeti značajne veličine vjerojatno bi se formirali u tim regijama unutar 10-100 milijuna godina nakon rođenja zvijezde.
Dakle, možda malo parohijalno, pretpostavlja se da počinjete sa sustavom od tri regije – unutarnjeg područja formiranja zemaljskih planeta, regije stvaranja plinovitog diva i vanjskog područja nevezanih planetezimala, gdje gravitacija zvijezde nije dovoljna za povlačenje materijala u da se uključe u daljnje povećanje.
Iz ove baze, Raymond i sur vodio je skup od 152 varijacije, iz kojih je proizašlo niz širokih pravila. Prvo, čini se da je vjerojatnost održavanja zemaljskih unutarnjih planeta vrlo ovisna o stabilnosti orbita plinovitih divova. Često gravitacijske perturbacije među plinovitim divovima dovode do toga da oni usvajaju više ekscentrične eliptične orbite što onda čisti sve zemaljske planete - ili ih šalje na pad u zvijezdu. Samo 40% sustava zadržalo je više od jednog zemaljskog planeta, 20% je imalo samo jedan, a 40% ih je sve izgubilo.
Mjesec je zadržao sveobuhvatan zapis o kasnom teškom bombardiranju prije 4,1 do 3,8 milijardi godina – što je rezultat rekonfiguracije plinskih divova. Osim što je očistio velik dio krhotina ranog Sunčevog sustava, ova je rekonfiguracija bacila materijal u unutarnji Sunčev sustav kako bi bombardirao stjenovite planete.
Utvrđeno je da su krhotine vruće i hladne prašine česta pojava u sazrelim sustavima koji su zadržali zemaljske planete. U svim sustavima, iskonska prašina se uglavnom čisti unutar prvih nekoliko stotina milijuna godina – zračenjem ili planetima. Ali, tamo gdje se zadržavaju zemaljski planeti, dolazi do nadopunjavanja te prašine – vjerojatno putem sudarajućeg mljevenja stjenovitih planetezimala.
Ovaj nalaz se odražava u naslovu rada Diskovi krhotina kao putokazi formiranja zemaljskih planeta . Ako je ovaj rad na modeliranju točan odraz stvarnosti, tada su diskovi krhotina uobičajeni u sustavima sa stabilnim plinskim divovima – a time i postojanim zemaljskim planetima – ali ih nema u sustavima s vrlo ekscentričnim orbitama plinskih divova, gdje su zemaljski planeti očišćeni.
Ipak, Sunčev sustav se u ovoj shemi čini neobičnim. Predlaže se da su poremećaji unutar orbita naših plinskih divova, koji su doveli do kasnog teškog bombardiranja, doista kasnili s obzirom na to kako se drugi sustavi obično ponašaju. To nam je ostavilo neobično velik broj zemaljskih planeta koji su se formirali prije početka rekonfiguracije plinovitog diva. A kasnoća događaja, nakon što su svi sudari koji su izgradili zemaljske planete završeni, očistila je većinu diska krhotina koji je tamo mogao biti - osim onog slabog nagovještaja Zodijačko svjetlo koje biste mogli primijetiti na tamnom nebu nakon zalaska sunca ili prije zore.
Daljnje čitanje:Raymond i sur Diskovi krhotina kao putokazi formiranja zemaljskih planeta .