אמילי סימפסון אהבה חלל מאז שהייתה ילדה בת 10 שחגגה את יום הולדתה בפלנטריום. כעת בוגרת לאחרונה פלורידה טק, היא עוזבת לא רק תואר כפול במדע פלנטרי ואסטרונומיה ואסטרופיזיקה, אלא גם עם מחקר שפורסם. היא מיפה את "הגורל החלופי" של מערכת השמש שלנו אילו היה בה כוכב לכת נוסף בין מאדים וצדק במקום חגורת האסטרואידים הקיימת.
המאמר של סימפסון, "כיצד עשוי כוכב לכת בין מאדים לצדק להשפיע על מערכת השמש הפנימית? השפעות על תנועת מסלול, אלכסון ואקסצנטריות."פורסםבאיקרוס, כתב עת המוקדש לפרסום מחקרים סביב לימודי מערכת השמש. זה נכתב בשיתוף היועץ שלה, עוזר פרופסור למדע פלנטרי הווארד צ'ן.
הם פיתחו מודל תלת-ממדי המדמה כיצד ייתכן שארכיטקטורת המסלול של מערכת השמש התפתחה אחרת עם היווצרותו של כוכב לכת שגודלו לפחות פי שניים ממסת כדור הארץ - כדור-על - במקום חגורת אסטרואידים.
"מה אם חגורת האסטרואידים, במקום ליצור את הטבעת של אסטרואידים קטנים יותר שהיא היום, מה אם במקום זאת היא הייתה יוצרת כוכב לכת בין מאדים לצדק", שאל סימפסון. "איך זה ישפיע על כוכבי הלכת הפנימיים, אז נוגה, כדור הארץ ומאדים, ספציפית?"
לדברי חן, מאז גילוי כוכב הלכת הראשון ב-1992, חוקרים תהו עד כמה נפוצות מערכות השמש - קבוצת כוכבי לכת המקיפים כוכב, וכן כמה ממערכות כוכבי לכת אלה דומות למערכת השמש שלנו. הוא אמר שמערכת השמש שלנו נדירה; רוב המערכות הפלנטריות קומפקטיות יותר משלנו, ומערכות רבות מכילות כוכבי לכת על כדור הארץ.
הבנת כיצד יכולת המגורים של כוכבי הלכת הפנימיים של מערכת השמש שלנו - מרקורי, נוגה, כדור הארץ ומאדים - הייתה משתנה לו היה כדור-על מול מאדים יכולה לעזור להנחות את המחקר של אסטרוביולוגים על אילו מערכות פלנטריות עשויות לתמוך בחיים, אמרו החוקרים. .
במחקרה, סימפסון הציעה חמש מסות כוכב הלכתיות פוטנציאליות שונות הנעות בין 1% ממסת כדור הארץ ל-10 מסות כדור הארץ. עם כל מסה, היא עיצבה 2 מיליון שנות מסלול כדי למצוא איזו השפעה ארכיטקטונית תהיה לכל מסה על מערכת השמש שלנו. באופן ספציפי, היא עקבה אחר שינויים בחסרונות של כוכבי הלכת האחרים - כמה כוכב לכת נוטה על צירו - ואקסצנטריות - עד כמה מסלולו של כוכב לכת סוטה ממעגל אמיתי.
האלכסון משפיע על עוצמת הטמפרטורה בכל עונה: הטיה גדולה יותר יוצרת טמפרטורות חזקות יותר, בעוד שהטיה קטנה יותר יוצרת טמפרטורות מתונות יותר. אקסצנטריות קובעת את אורכה של כל עונה: אקסצנטריות נמוכה יותר מיישרת את ארבע העונות לאורכים דומים, בעוד שאקסצנטריות גבוהה יותר יוצרת חוסר איזון של מספר הימים בכל עונה.
סימפסון וצ'ן גילו שהסימולציות בעלות מסה נמוכה יותר השפיעו פחות על יכולת המגורים של כוכבי הלכת הפנימיים. הם מצאו כמה שינויים באלכסון - מאדים "התנדנד" קצת יותר, אמר סימפסון - אבל בסך הכל, מערכת השמש הפנימית נותרה ראויה למגורים.
"אם מדובר במסה אחת או שתיים של כדור הארץ, שהוא עדיין כוכב לכת די גדול, מערכת השמש הפנימית שלנו עדיין תישאר די נחמדה. אנחנו עלולים לחוות קיץ קצת יותר חם או חורפים קרים יותר, כי יש תנודה כזו באפסון, אבל עדיין נוכל לחיות את חיינו", הסביר חן.
גלה את החידושים האחרונים בתחום המדע, הטכנולוגיה והחלל עם מעל100,000 מנוייםשמסתמכים על Phys.org לתובנות יומיומיות.
הירשמו לשלנוניוזלטר בחינםולקבל עדכונים על פריצות דרך,
חידושים ומחקרים שחשובים -יומי או שבועי.
עם זאת, עם כוכבי לכת בעלי מסה גבוהה יותר, היו שינויים מזיקים יותר במבנה המערכת. כאשר הדמיה כוכב לכת פי 10 ממסת כדור הארץ, סימפסון גילה שכוכבי הלכת הפנימיים חוו אלכסוניות גבוהה ואקסצנטריות גבוהה, מה שהוביל להפרשי טמפרטורות מסוכנים בין עונות השנה. ייתכן שהמסה אפילו דחפה את מסלול כדור הארץ קרוב יותר לנוגה ומעבר לאזור המגורים בו הוא קיים כיום.
למרות שהן היפותטיות, תצפיות אלו יכולות לעזור לאסטרוביולוגים לחזות כיצד והיכן יש סיכוי לחיים לשרוד במערכת פלנטרית. מחקר זה מספק גם מושג עד כמה גדול כדור הארץ יכול להגיע לפני שהוא מחניק את האפשרות של חיים סביבו.
"אם נגלה מערכת דמוית מערכת שמש, אבל עם היסטוריה מעט שונה - שבה במקום החגורה הטבעית יש כוכב לכת - האם האזורים הפנימיים של מערכת כוכבי הלכת הזו עדיין יכולים להיות מסבירי פנים? התשובה היא שזה תלוי כמה גדול כדור הארץ", אמר סימפסון. "אם זה מסיבי מדי, זה כנראה יהווה אבדון לכוכבי הלכת במסלולו."
מידע נוסף:
אמילי סימפסון וחב', כיצד עשוי כוכב לכת בין מאדים לצדק להשפיע על מערכת השמש הפנימית? השפעות על תנועת מסלול, אלכסון ואקסצנטריות,איקרוס(2024).DOI: 10.1016/j.icarus.2024.116364
מסופק על ידי
המכון הטכנולוגי של פלורידה
צִיטָטָה:
חקר מערכת שמש חלופית: מחקר ממפה את ההשפעה של 'על-כדור הארץ' (2025, 13 בינואר)