Misterije svemira 

Divlji Sunčev sistem – Kako je sve počelo?

02-solar-system-nice-model-990x743

U novoj priči o Sunčevom sistemu budućnost je pomalo neizvesna, a sve je počelo u haosu.

Čestica prašine izdvojila se iz repa jedne komete udaljene više od 350 miliona kilometara. Pod elektronskim mikroskopom u podrumskoj laboratoriji Univerziteta u Vašingtonu njena slika je rasla sve dok, nalik kakvom vanzemaljskom krajoliku, nije ispunila ceo ekran računara. Zumirajući tamnu mrlju koja je izgledala poput razuđene litice, Dejv Jozviak ju je uvećao 900.000 puta. Mrlja se razložila na sićušna, zift crna zrnca. „Neka od njih su veličine samo nekoliko nanometara – to je neverovatno sitno”, kaže Jozviak. Ton mu je pun poštovanja. „Smatramo da je ovo primordijalna, nepatvorena materija iz koje je nastalo sve u Sunčevom sistemu.”

To zrnce prašine nazvano je Inti, po bogu Sunca Inka. U proteklih 4,5 milijardi godina verovatno je skoro sve vreme provelo u dubokom ledu iza Neptuna, unutar komete Vilt 2. Pre nekoliko decenija kometa Vilt 2 nekako je dospela u orbitu koja ju je odvela u blizinu Jupitera, gde je počela da se dezintegriše pod uticajem Sunčeve toplote. Nasina svemirska letilica „Stardast” u januaru 2004. godine prošišala je pored te komete i hiljade čestica prašine zahvatila u zamku načinjenu od aerogela – vazdušastog, staklastog materijala koji izgleda kao zamrznuti dim. Dve godine kasnije kapsula sa tim osetljivim teretom spustila se u jednu pustinju u Juti. „Stardastov” tim je pažljivo izdvojio čestice iz gela, ubacio ih pod svoje elektronske mikroskope i počeo da proučava nastanak našeg Sunčevog sistema. Bili su zapanjeni onim što su videli.

Naučnici odavno znaju da su planete, komete i druga nebeska tela koja kruže u orbiti oko Sunca nastala pre oko 4,5 milijardi godina iz uskovitlanog diska prašine i gasa nazvanog solarna maglina. Dugo su pretpostavljali da su sva ta tela nastala više ili manje tamo gde i danas orbitiraju. U ledenoj oblasti iza Neptuna materijal raspoloživ za nastanak kometa bio bi mešavina leda i paperjaste, ugljenikom bogate prašine. Ali zrnca koja sačinjavaju Inti sadrže egzotične minerale – čvrste komadiće kamena i metala kao što su volfram i titanijum-nitrid, koji su mogli nastati samo u blizini novonastalog Sunca, na temperaturama preko 1.700 stepeni Celzijusa. U spoljni deo Sunčevog sistema  morao ih je izbaciti neki nasilan proces.

„Bili smo zapanjeni”, kaže Donald Braunli, vođa tima „Stardast” i Jozviakov šef. „Otkriće tih materijala koji nastaju na najvišim temperaturama u najhladnijim telima Sunčevog sistema bilo je zaprepašćujuće. Sunčev sistem se doslovno izokrenuo, od iznutra ka spolja.”

Dok je večina nas odrastala, činilo se da je Sunčev sistem pouzdan i da ne pravi ispade. „Bilo je devet planeta koje su, preciznošću satnog mehanizma, kružile po jasno utvrđenim orbitama – zauvek”, kaže Rejnu Malhotra, sa Univerziteta u Arizoni. „Oduvek u prošlosti i zauvek u budućnosti.” Tu ideju, koja potiče još od Isaka Njutna, otelovljuju prikazi u planetarijumima i ljupke mehaničke naprave, zvane orerijumi, koje prikazuju kretanje planeta. U kasnom XVII veku Isak Njutn pokazao je da se orbite planeta mogu proračunati na osnovu njihove gravitacione interakcije sa Suncem. Uskoro su časovničari počeli da prave sve složenije orerijume sa mesinganim planetama koje su oko Sunca kružile po nepromenljivim putanjama.

Sâm Njutn bio je svestan da je realnost haotičnija. Planete, primećivao je on, moraju imati i neki međusobni uticaj. Njihove privlačne sile daleko su slabije od Sunčeve, ali vremenom one vrše uticaj na putanje susednih planeta. Zbog toga, kako je to sročio Braunli, „ne postoje savršene kružne orbite”. Teorijski, takav konstantni gravitacioni uticaj može da pojačava ta mala odstupanja sve dok se orbite ne pomere, ukrste ili se ne poremete na neki drugi način. Njutnov zaključak je bio da Bog s vremena na vreme mora da se umeša i popravi časovnik, ali nije umeo da kaže kada. Čak i on, koji je osmislio ovu računicu, nije mogao da reši „problem n tela”: on nije imao formulu pomoću koje bi izračunao kojim će se orbitama u dalekoj budućnosti kretati veliki broj tela koja se međusobno privlače.

U praksi niko nikada nije naišao na dokaz da se orbita neke planete promenila. Izgledalo je, dakle, da je Sunčev sistem precizan kao sat takav kakav je – trajno stabilan čak i bez uplitanja Tvorca.

Ali u poslednjih desetak godina pojavilo se daleko dramatičnije gledište. Dok nalazi sa „Stardasta” ukazuju na to da se Sunčev sistem u „svom ranom detinjstvu” izokrenuo od iznutra ka spolja, mnogi naučnici sada smatraju da je prošao i kroz burnu „adolescenciju”: stotinama miliona godina nakon što su formirane, najveće planete su promenile svoje orbite, razbacujući na sve strane velike stene i komete. Prema ovom stanovištu, krateri na Mesecu predstavljaju trajno svedočanstvo iz perioda ovih razaranja epskih razmera.

„Ko bi i pomislio da bi džinovske planete mogle da promene svoje putanje, da bi mogao da se promeni celokupan izgled Sunčevog sistema?”, kaže Alan Stern iz Jugozapadnog istraživačkog instituta u Bulderu, u Koloradu. Neki pokazatelji su postojali, kaže Stern, ali da bismo ih otkrili, bila su nam potrebna nova teleskopska istraživanja i „digitalni orerijumi” – pametni algoritmi pomoću kojih ogromni, moćni kompjuteri izračunavaju nekadašnje i buduće orbite planeta.

loading...

Prvi trag je stigao sa Plutona. Kao crna ovca Sunčevog sistema, on osciluje daleko iznad i ispod ravni nalik na palačinku po kojoj se kreće osam planeta, krstareći tako produženom orbitom, 30 do 50 puta dužom od razdaljine između Zemlje i Sunca. Ali ono što je najzanimljivija u vezi sa Plutonom jeste njegov odnos sa Neptunom. Taj odnos se naziva rezonanca: dok Neptun oko Sunca obiđe tri puta, Pluton to učini dva puta i to tako da se ta dva nebeska tela nikada međusobno ne približe.

Rejnu Malhotra je 1993. godine shvatila kako je mogao da se razvije taj precizni sinhronicitet. Iznela je teoriju po kojoj je, kada je Sunčev sistem bio mlad i prepun asteroida i kometa, Neptun bio bliže Suncu. Ako bi mu se neko od tih tela približilo, Neptunova moćna gravitaciona sila bi, kao u nekoj vrsti kosmičkog flipera, mogla ili da ga privuče bliže Suncu ili da ga potpuno izbaci iz Sunčevog sistema. Pošto svaka akcija izaziva reakciju, i Neptunova orbita bi se malo pomerila. Nijedan čovek, pa ni Njutn, nikada ne bi mogao da izračuna efekat triliona takvih interakcija, ali kompjuterski model koji je napravila Malhotra pokazao je da bi, po statističkoj verovatnoći, one oterale Neptun dalje od Sunca. Prema njenom scenariju, to je dovelo do toga da Neptun „uhvati” Pluton, koji je već bio dalje od Sunca i da sa njim uspostavi čvrstu gravitacionu vezu.

Njene kolege su bile sumnjičave, ali u roku od jedne decenije pokazalo se da je Malhotra bila u pravu. Teleskopi su u Kajperovom pojasu, mračnoj oblasti koja se proteže daleko iza Neptuna, otkrili gomile plutina, ledenih patuljastih tela koja imaju istu rezonancu sa Neptunom: dva naprema tri. Malhotra tvrdi da se to moglo dogoditi samo ako je Neptun napredovao prema Kajperovom pojasu kao neka gravitaciona grtalica, menjajući orbite patuljastih planeta. „Kada su otkriveni plutini, bila sam potpuno sigurna”, kaže ona. „Ideja o migraciji planeta je praktično postala opšteprihvaćena.”

Ideja o migraciji planeta pojavila se u isto vreme kada je planetologe zbunjivalo nekoliko drugih osobina Sunčevog sistema. Početkom prve decenije XXI veka oni su već odavno shvatili da su promene u Sunčevom sistemu bile nasilne. Planete nisu nastale blagim zgušnjavanjem solarne magline, nego su do svoje pune veličine narasle apsorbujući kamenite asteroide, ledene komete i veće objekte – koje su velikim brzinama udarale u njih. Prema jednoj teoriji, Mesec je do svoje pune veličine narastao od istopljenog kamenja koje se raspršilo po njegovoj orbiti kada se nebesko telo veličine Marsa sudarilo sa Zemljom. Sve se to verovatno dogodilo u prvih 100 miliona godina.

Zbunjuje što se to ekstremno nasilje nije tada završilo. Mesec je mnogo stotina miliona godina kasnije pretrpeo niz jakih udara koji su na njegovoj površini ostavili trajne ožiljke u vidu velikih kratera. To takozvano kasno teško bombardovanje bi još žešće pogodilo Zemlju. Naučnici nemaju zadovoljavajuće objašnjenje šta ga je izazvalo jer su orbite planeta u vreme kada se ono dogodilo uglavnom već bile „očišćene” od otpada.

Teleskopi su sličnu enigmu otkrili u Kajperovom pojasu. Osim plutina, on je prepun nebeskih tela sa krajnje različitim orbitama. Neka od tih tela su grupisana u pljosnati disk, neka u pufnasti oblak u obliku krofne, a druga imaju orbite još ekstremnije ekscentrične (tehnički termin za produženu orbitu) od Plutonove. „Sve je izgledalo kao neka sumanuta scena nesreće na železnici”, kaže Harold Levison, Sternov kolega sa Jugozapadnog istraživačkog instituta. Mirna migracija Neptuna ka spoljnom delu Sunčevog sistema, koju je Malhotra iskoristila kao objašnjenje za plutine, ne bi rasula otpad tako široko.

U međuvremenu astronomi su počeli da otkrivaju planete oko drugih zvezda i da radikalno proširuju svoje ideje o tome šta je sve moguće u jednom planetarnom sistemu. Sada su otkrivene stotine planeta izvan Sučevog sistema. Neke od njih su u čvrsto grupisanim orbitama, mnogo bliže jedna drugoj nego što su to planete u našem Sunčevom sistemu. Neke su veličine Jupitera ili Neptuna i kreću se po neverovatno vrelim orbitama u neposrednoj blizini svojih zvezda. Druge zadiru duboko u svemir na svojim čudnim putanjama – u proseku, orbite planeta van Sunčevog sistema ekscentričnije su od onih unutar njega. Neke planete čak slobodno plutaju u međuzvezdanom prostoru.

Nijedna od njih nije ono što biste očekivali od planete nastale u disku koji se kovitla oko zvezde i koja je mirno ostala na mestu svog nastanka. Iz takvog procesa bi nastale dobro raspoređene, skoro kružne obrite, poput onih u mesinganim orerijumima. Očigledno je da su mnoge planete migrirale, ali čini se da mirne migracije ne mogu da objasne ekstremne orbite i kasna bombardovanja, bar po Levisonu. On je počeo da veruje da istorija našeg Sunčevog sistema nikako nije bila mirna i da je on prošao kroz „globalnu gravitacionu nestabilnost”, kako je on naziva. Da bi shvatio kako, 2004. godine se sastao sa trojicom svojih kolega u Nici.

Levison, koga zovu Hal, krupan je čovek sa tankom prosedom kosom vezanom u rep na potiljku i neobuzdanom dedamrazovskom bradom. Istovremeno je i ozbiljan i vragolast. U njegovoj kancelariji u Bulderu nalazi se mnoštvo starih ilustracija planetarnih orbita, jedna akciona figurica Alberta Ajnštajna i model Gorta, robota iz naučnofantastičnog filma „Dan kada se Zemlja zaustavila”. Voli da drži provokatine govore i ponekad nosi masku hvatača u bejzbolu da bi se odbranio od hitaca iz publike. „Ono što ću reći je zaista potpuno sumanuto”, rekao je na početku jednog nedavno održanog seminara. „Ako ovo objavimo, moja karijera bi mogla da se okonča.” Isto je mogao da kaže i 2004. godine o modelu koji se sada naziva „Nica” – o hipotezi koju su on i njegove kolege, uključujući tu i Alesandra Morbidelija iz Opservatorije „Azurna obala” u Nici, razvili na osnovu nekoliko desetina kompjuterskih simulacija.

U suštini, Levisonov tim iznosi tezu da su četiri džinovske planete našeg Sunčevog sistema – Jupiter, Saturn, Uran i Neptun – na početku bile međusobno mnogo bliže pozicionirane, na skoro kružnim orbitama, te da su poslednje tri bile bliže Suncu nego što su danas. U ranoj fazi su bile smeštene unutar solarne magline u obliku diska, koja je još uvek bila puna krhotina od kamena i leda. Kako su planete apsorbovale te planetesimale ili ih odbacivale nakon bliskih susreta, stvorene su rupe u tom disku.

Pošto su se planete i međusobno privlačile, ceo sistem je bio veoma krhak – „skoro beskrajno haotičan”, kaže Levison. Umesto da svaka planeta mesinganom ručicom bude povezana samo sa Suncem, one su, takođe, sve međusobno bile povezane gravitacionim oprugama. Najjača među tim oprugama povezivala je dva najveća nebeska tela – Jupiter i Saturn. Trzaj na njoj bi uzdrmao ceo sistem.

Ovaj tim veruje da se upravo to i dogodilo kada je Sunčev sistem bio star između 500 i 700 miliona godina. Dok su planete bile u interakciji sa planetesimalima, njihove orbite su se pomerale. Jupiter se blago pomerio ka unutra, a Saturn ka spolja, kao i Uran i Neptun. Sve se odvijalo polako – dok u jednom trenutku Saturn nije počeo da obilazi tačno jednu orbitu na svake dve Jupiterove.

Ta rezonanca u odnosu jedan naprema dva nije bila stabilna kao ona između Neptuna i Plutona, već je proizvodila kratak, energičan trzaj na njihovoj vezi. Kako su se Jupiter i Saturn stalno iznova približavali i međusobno se privlačili na istoj tački svojih orbita, te skoro kružne orbite razvukle su se u elipse koje danas vidimo. To je uskoro okončalo preciznu rezonancu, ali ne pre nego što se Saturn Uranu i Neptunu približio u toj meri da ih ubrza. Te dve planete bilo su snažno izbačene ka spolja. U otprilike pola simulacija tima iz Nice čak su zamenile mesta.

Uran i Neptun su, probijajući se kroz zone Sunčevog sistema koje su još uvek bile pune ledenih planetesimala, pokrenuli seriju razornih događaja. Ledene lopte bile su katapultirane na sve strane. Džinovske planete uhvatile su neke od njih, koje kao sateliti kruže oko njih po čudnim orbitama. Mnogi objekti, uključujući možda i kometu Vilt 2, bili su razbacani po Kajperovom pojasu. Nebrojeno mnogo njih – možda trilion – bili su izbačeni čak i dalje, do Ortovog oblaka, ogromne čaure kometa koja se prostire do polovine puta do sledeće zvezde. Mnoštvo kometa je takođe bilo bačeno ka unutrašnjem delu Sunčevog sistema, gde su udarale u planete ili se raspadale pod uticajem Sunčeve toplote.

U međuvremenu je, usled migracija džinovskih planeta, poremećen i pojas stenovitih asteroida između Jupitera i Marsa. Ti rasuti asteroidi su zajedno sa kometama iz udaljenijih krajeva sistema izvršili kasno teško bombardovanje. Nedavna Nasina misija, nazvana „Gral”, pokazala je koliko je naš Mesec pretrpeo tada i u svojoj ranijoj istoriji: cela njegova kora bila je duboko izbrazdana. Zemlja je pretrpela još veća razaranja, ali je pomeranje tektonskih ploča izbrisalo kratere. Bilo kakav rani oblik života je mogao da opstane samo duboko pod zemljom.

Najgori period kasnog teškog bombardovanja se, prema modelu napravljenom u Nici, završio za manje od 100 miliona godina. Ali skorašnji rad Bila Botkija sa Jugozapadnog istraživačkog instituta sugeriše da su udari koji su se tada dogodili mogli da poremete život i u naredne dve milijarde godina. Kada asteroid udari u Zemlju, visoko u atmosferu se podižu sićušne kapljice istopljenog kamena, koje kasnije padaju na tlo u vidu čvrstih staklastih zrnaca zvanih sferule. Naslage sferula sa deset kilometara širokog asteroida koji je pre oko 65 miliona godina pogodio Jukatan i istrebio dinosauruse, pronađene su širom sveta. Do sada je pronađeno bar 12 sličnih zrnaca sferula, koje potiču iz niza udara koji su se dogodili pre 1,8 do 3,7 milijardi godina.

Kompjuterska simulacija koju je napravio Botkijev tim pokazuje da se izvor tih udara nalazio u danas nepostojećem unutrašnjem obodu asteroidnog pojasa, koji je rasipao asteroide dve milijarde godina nakon što ga je Jupiter poremetio. Po Botkiju, u Zemlju je udarilo čak 70 njih, svaki po snazi i veličini sličan onome koji je zbrisao dinosauruse.

„Razvoj solarnih sistema je dinamičan”, kaže Levison. „I nasilan. Naš solarni sistem je verovatno i relativno miran u poređenju sa drugima. Da bi neka planeta bila nastanjiva, verovatno je neophodno da njen sistem bude takav.”

Model izrađen u Nici jeste hipoteza i nisu svi naučnici ubeđeni u njegovu ispravnost. Danas su svi saglasni da su bar neke planete migrirale, ali je diskutabilno da li je to izazvalo snažne eksplozije širom Sunčevog sistema. „Taj koncept je očaravajuć”, kaže Donald Braunli. „To mora da se desi na nekim mestima, oko nekih drugih zvezda. Nismo sigurni da li se dogodilo i kod nas.” Jasno je da su čestice sa kometa, poput Intija, katapultirane ka spolja sa nekog mesta blizu Sunca, kaže on, ali može biti da su se planete pomerale nežnije.

Ono što je ključno za testiranje modela iz Nice jeste mapiranje. Ucrtavanje kompozicija i orbita udaljenih objekata treba da nam otkrije da li su ih i na koji način tamo izbacile planete. Stern predvodi Nasinu misiju nazvanu „Novi horizonti” koja će u julu 2015. godine poslati bespilotnu sondu pored Plutona i njegovih pet poznatih nam satelita. Stern se nada da će odatle tu sondu preusmeriti na istraživanje bar još jednog nebeskog tela u Kajperovom pojasu.

Moćni novi teleskopi, čija se izgradnja planira za sledeću deceniju, otkriće daleko više objekata u Kajperovom pojasu. Možda će zaviriti i u Ortov oblak, koji Stern naziva tavanom Sunčevog sistema. Među otpadom koji je tamo odbacio Jupiter mogle bi se naći i neke izgubljene planete. „Mislim da će nas Ortov oblak raspametiti”, kaže Stern. „Ispostaviće se da je prepun planeta. Mislim da ćemo tamo naći mnoštvo planeta poput Marsa i Zemlje.”

Kakva je budućnost planeta koje poznajemo? Predviđanje događaja u Sunčevom sistemu je kao prognoziranje vremena. U tom sistemu je toliko nasumičnosti, kaže Greg Laflin sa Univerziteta Kalifornija u Santa Kruzu, da se prognoza – isto kao i rekonstrukcija njegove istorije – mora iznositi u određenom stepenu verovatnoće. Naučnici su, koliko god je to moguće, uvereni da su četiri džinovske planete okončale svoje lutanje i da će na istoj orbiti ostati narednih pet milijardi godina, kada se očekuje da će ostarelo Sunce da naraste i proguta unutrašnje planete. Nije toliko izvesno da li će unutrašnje planete – Merkur, Venera, Zemlja i Mars – tada još uvek biti tu da bi umrle na taj način.

„Postoji jedan odsto šanse da će unutrašnji deo Sunčevog sistema postati dramatično nestabilan tokom narednih pet milijardi godina”, kaže Laflin. Problem predstavlja čudna veza na daljinu između Jupitera i Merkura. Kada se tačka najvećeg Jupiterovog približavanja Suncu na određeni način poklopi sa primetno spljoštenom Merkurovom orbitom, Jupiter izvrši blagi, ali čvrst trzaj. Ako se to dešava više milijardi godina, postoji jedan odsto šanse da Merkur pređe preko Venerine orbite. Dalje, postoji i mogućnost od 1 naprema 500 da, ako podivlja, Merkur orbitu Venere ili Marsa poremeti dovoljno da jedna od tih planeta udari u Zemlju – ili da je promaši za nekoliko hiljada kilometara, što bi bilo podjednako strašno. „Cela Zemlja bi se istopila i rastegla kao žvaka”, kaže Laflin, revnosno ilustrujući to svojim rukama.

Taj mali rizik od apokalipse – šansa od 1 naprema 50.000 da će Zemlja podleći orbitalnom haosu pre nego što je Sunce sagori – nasleđe je koje nam je ostalo iz vremena mladosti Sunčevog sistema, kada se on izokrenuo iznuta ka spolja. „Ako gravitaciji date dovoljno vremena”, kaže Levison, „ona će to i učiniti.”

Pratite nas na Facebooku: Svet Tajni | Misterije sveta |
Pratite nas na Tviteru: @Svet_tajni | @Misterije_sveta |
Pratite nas na Google+ Svet tajni |
Pratite nas na YouTube: Svet tajni |

(Izvor: National geographic)

loading...

Related posts

Leave a Comment