Sejak Copernicus, para ilmuwan perlahan-lahan menjauhkan bumi dari "pusat alam semesta" yang telah ditentukan sebelumnya. Ilmuwan kini mengakui bahwa Matahari adalah bintang biasa, tidak terlalu panas, tidak terlalu dingin, tidak terlalu terang, tidak terlalu redup, terletak di tempat acak di galaksi spiral biasa. Jadi, ketika teleskop Kepler mulai berburu planet pada 2009, para ilmuwan berharap menemukan sistem planet yang menyerupai tata surya kita.
Sebaliknya, Kepler menemukan jenis planet yang hilang di tata surya kita. Ternyata ada lebih banyak eksoplanet dari yang kita duga: dari "Jupiter panas" (planet seukuran Jupiter) hingga "super-bumi" (planet padat masif yang lebih besar dari kita). Dari 1.019 planet yang dikonfirmasi dan 4.178 kandidat yang ditemukan hingga saat ini, hanya satu sistem yang menyerupai sistem kita: dengan planet kebumian di dekat bintang dan dengan planet raksasa agak jauh.
“Kami tidak tahu mengapa tata surya kita berbeda dan kami ingin mendapatkan jawabannya,” kata ilmuwan planet Kevin Walsh dari Southwestern Research Institute di Colorado kepada majalah Astrobiology.
Dalam upaya untuk membandingkan Matahari dan planet-planetnya dengan sistem bintang yang baru ditemukan oleh Kepler, sepasang astronom menyarankan bahwa sebagai seorang pemuda, tata surya kita mungkin berisi sebanyak empat planet yang mengorbit lebih dekat ke Matahari daripada Venus, dan bahwa setelah serangkaian tabrakan dahsyat, hanya Merkurius yang selamat. …
“Salah satu masalah di tata surya kita adalah bahwa menurut standar Kepler, Merkurius terlalu jauh dari Matahari,” kata ilmuwan planet Katrin Volk dari University of British Columbia.
Wolf dan koleganya Brett Gladman dari universitas yang sama mengemukakan bahwa pada awal kehidupan, kebanyakan bintang dikelilingi oleh "sistem planet dalam yang padat" (STIP). Seiring waktu, tabrakan menghancurkan banyak planet ini, membuat mereka berada di dekat 5-10% dari bintang yang diamati saat ini.
Tetapi meskipun hanya sedikit dari sistem yang diamati mengandung STIP, Wolf percaya bahwa mereka pernah menang - dan Matahari bisa menjadi salah satu sistem seperti itu, planet bagian dalam aslinya dihancurkan.
“Jika STIP terbentuk dengan mudah, itu mungkin untuk ditemukan di sekitar semua bintang, setelah itu 90% dari mereka dihancurkan,” kata Wolf.
Video promosi:
Walsh tidak terlibat dalam penelitian ini, tetapi menyambut baik pekerjaan Wolf dalam mencocokkan tata surya dengan sistem planet lain melalui penggunaan model untuk mencari planet tak terlihat yang mungkin pernah ada di masa lalu.
“Bisa dibilang kita tidak pernah memikirkannya sebelumnya. Kami selalu berusaha mencocokkan planet yang kami lihat, tetapi bukan yang tidak kami lihat. Sekarang kami melihatnya di sekitar bintang lain, jadi itu pertanyaan yang bagus."
Wolf dan Gladman menyadari bahwa sejumlah kecil STIP dapat menjelaskan mengapa tata surya kita begitu berbeda. Sepasang ilmuwan mengambil 13 sistem pengamatan Kepler yang berisi lebih dari empat planet bagian dalam dan menjalankan simulasi selama 10 juta tahun terhadapnya. Pada sepuluh kesempatan, planet kecil mengalami tabrakan hebat yang mengubah struktur sistem planet. Menurut para ilmuwan, sisa-sisa tersebut kemungkinan besar akan tetap stabil selama lebih dari 10 juta tahun.
Tim kemudian menjalankan rangkaian simulasi lain dalam jangka waktu yang lama untuk memahami bagaimana sistem berevolusi saat menjadi lebih stabil, dan untuk mencari tahu bagaimana tabrakan didistribusikan dari waktu ke waktu. Mereka menemukan bahwa setengah dari sistem bertabrakan tetapi tidak menunjukkan tanda-tanda bencana sebelumnya. Sistem collisional tetap stabil selama hampir seluruh hidupnya sebelum planet-planet mulai bertabrakan.
Pemodelan menunjukkan bahwa setelah 5 juta tahun, sekitar 5-10% STIP dalam sampel masih belum mencapai stabilitas. Karena STIP hanya terlihat di 5-10% sistem planet yang diamati oleh Kepler, ini bisa berarti bahwa mereka semua terlahir dengan STIP, tetapi 90% STIP dihancurkan pada saat pengamatan Kepler.
“Jika setiap bintang pernah memiliki sistem STIP, itu berarti kami (para perancang busana) tidak berhasil pada saat planet ada,” kata Walsh. - Kami selalu mencoba membangun model untuk mendapatkan empat planet padat kami, mengabaikan kemungkinan tiga hingga lima planet membentuk lebih banyak Bumi di dalam orbit Merkurius. Ini akan mengagumkan!.
Jika semuanya demikian, Bumi akan berhenti menjadi pengecualian aneh bagi aturan pembentukan planet, seperti yang ditunjukkan oleh pengamatan acak. Sebaliknya, itu akan cocok dengan sempurna dan tidak memerlukan penjelasan khusus untuk keberadaannya. Jika tata surya - dan bumi, oleh karena itu, langka, hal ini dapat mempengaruhi kelaziman kehidupan di alam semesta; tetapi jika ia mengikuti proses biasa pembentukan sistem planet, maka tidak akan ada yang begitu aneh tentangnya.
Merkuri telah lama menjadi masalah bagi para ilmuwan planet. Selain berada lebih jauh dari Matahari daripada kebanyakan planet yang terlihat oleh Kepler, Merkurius padat dengan unsur-unsur berat. Salah satu hipotesis mengenai komposisinya yang aneh termasuk tabrakan yang menyapu kerak tipis dari planet dan meninggalkan lapisan besi yang padat.
Pada saat yang sama, model tata surya mengembalikan terlalu banyak materi untuk menjelaskan Merkurius saja. Untuk membentuk satu planet yang mengorbit Merkurius, simulasi memerlukan celah yang tidak biasa - batas buatan - di debu yang mengelilingi Matahari muda yang akan membentang hampir setengah jalan ke orbit Bumi saat ini. Jika celah itu memanjang sampai ke bintang, seperti yang diyakini sebagian besar ilmuwan, cakram ini pasti berisi terlalu banyak materi.
Jika kebanyakan sistem planet berisi STIP saat terbentuk, tata surya muda mungkin juga memilikinya. Menurut Wolf, skenario seperti itu akan menghilangkan kebutuhan akan celah buatan ke cakram bagian dalam dan menjelaskan planet kaya zat besi. Tabrakan juga memungkinkan komposisi Merkurius yang padat.
Untuk menguji kemungkinan ini, Wolf dan Gladman melakukan simulasi yang menambahkan empat planet bermassa Bulan dan mengorbit kurang dari setengah jarak Bumi ke Matahari. Planet-planet ini tidak akan mempengaruhi pembentukan Venus, Bumi, dan Mars selama 500 juta tahun, meskipun tabrakan terjadi antara tetangga padat mereka. Kepler sampai pada skenario ini selama simulasi pertama.
“Tidak jarang memiliki beberapa planet yang tidak stabil dan yang lainnya tidak merasakan apa-apa,” kata Wolf.
Saat planet dalam yang kecil bertabrakan satu sama lain, mereka bertemu dengan salah satu dari dua takdir. Dalam beberapa kasus, massa planet yang bertabrakan ditembakkan, tetapi kemudian dikonsolidasikan menjadi beberapa benda. Dalam skenario lain yang lebih merusak, kurang dari 10% massa aslinya yang tersisa, dan sisanya meledak menjadi potongan-potongan kecil, berputar ke arah bintang atau planet lain. Perbedaannya sering kali bergantung pada seberapa cepat planet-planet bergerak, bertabrakan satu sama lain; Seperti halnya tabrakan mobil, kecepatan tinggi menyebabkan kehancuran besar.
Meskipun pengamatan Kepler lainnya terhadap sistem STIP menunjukkan bahwa tiga atau lebih benda besar terkonsolidasi menjadi satu atau dua planet berperioda pendek, tata surya kita tampaknya hancur sampai akhir. Kami hanya memiliki satu orang yang selamat.
