Hvordan planetbaner har udviklet sig over 4,6 milliarder år

Ryan McVay/Photodisc/Getty Images

Fra et jordbaseret perspektiv ser planeterne ud til at vandre hen over nattehimlen - et faktum, der giver ordet "planet" dets oldgræske betydning. Denne tilsyneladende bevægelse er resultatet af, at planeterne kredser om Solen på næsten cirkulære baner, hvor deres kredsløbsradier forbliver konstante gennem menneskets historie. Men på geologiske tidsskalaer har deres kredsløb ændret sig på grund af planetarisk migration.

Planetary Dynamics

Den dominerende kraft, der former planetens bevægelse, er Solens tyngdekraft, som holder hver planet i sin bane. I virkeligheden ændrer mindre forstyrrende kræfter - såsom gravitationskraften fra massive naboer som Jupiter og Saturn, samt kumulative møder med asteroider og kometer - gradvist stierne over millioner af år.

Det tidlige solsystem

Da solsystemet dannedes for ~4,6 milliarder år siden, omgav en massiv skive af gas og støv den unge Sol. Denne protoplanetariske skive udøvede et stærkt træk på de begyndende planeter og trak de indre klippelegemer (Merkur, Venus, Jorden, Mars) indad mod Solen.

De ydre planeters udvikling

Jupiter, kæmpen, migrerede også indad, indtil den gik i stå nær sin nuværende afstand fra Solen, sandsynligvis standset af Saturns gravitationspåvirkning. Begge gasgiganter drev derefter udad og nærmede sig Uranus og Neptuns nuværende baner. På dette stadium var det meste af gassen og støvet forsvundet, hvilket bremsede yderligere migration.

En dramatisk omkonfiguration

For cirka 3,8 milliarder år siden, før livet først dukkede op på Jorden, fandt en anden migrationsfase sted. Jupiter og Saturn låste sig kortvarigt fast i en 1:2 middelbevægelsesresonans - Saturns omløbsperiode var dobbelt så stor som Jupiter. Denne resonans destabiliserede hele det ydre system og tvang hurtig omstilling:Jupiter bevægede sig lidt indad, mens Saturn, Uranus og Neptun migrerede udad. Inden for et par millioner år slog de fire planeter sig ned i den næsten stabile konfiguration, der eksisterer i dag.

Disse dynamiske skift understøttes af numeriske simuleringer og undersøgelser af Kuiperbæltet, og de forklarer, hvorfor planeternes nuværende afstand adskiller sig fra deres oprindelige arrangement efter dannelse.