وجدت النمذجة الحديثة للنجوم الشبيهة بالشمس مع أنظمة الكواكب ، أن النظام الذي يحتوي على أربعة كواكب صخرية وأربعة عمالقة غازية في مدارات مستقرة - وحزام خارجي قليل الكثافة من الكواكب الصغيرة - لديه احتمال 15 إلى 25 ٪ فقط للتطور. بينما قد تكون متشككًا في صحة نموذج يضع أفضل نظام كوكبي معروف لدينا في سلة غير محتملة ، قد تكون هناك بعض الحقيقة في هذه النتيجة.
وقد تم إعلام هذا النمذجة من خلال قاعدة البيانات الحالية للكواكب الخارجية المعروفة ، واستناداً إلى بعض الافتراضات المعقولة ظاهرياً. أولاً ، من المفترض أن عمالقة الغاز غير قادرين على التكون داخل خط الصقيع في النظام - وهو الخط الذي تتواجد بعده مركبات الهيدروجين ، مثل الماء والميثان والأمونيا مثل الثلج. بالنسبة لنظامنا الشمسي ، يبلغ هذا الخط حوالي 2.7 وحدة فلكية من الشمس - والتي تقع تقريبًا في منتصف حزام الكويكبات.
يُعتقد أن عمالقة الغاز قادرون فقط على تكوين هذا بعيدًا حيث يتطلب تكوينهم حجمًا كبيرًا من المواد الصلبة (على شكل ثلج) والتي تصبح بعد ذلك نوى عمالقة الغاز. في حين أنه قد يكون هناك الكثير من المواد الصخرية مثل الحديد والنيكل والسيليكون خارج خط الصقيع ، فإن هذه المواد ليست وفيرة بما يكفي لتلعب دورًا مهمًا في تكوين الكواكب العملاقة وأي كواكب صغيرة قد تشكلها إما تلتهمها العمالقة أو تتدفق خارج المدار.
ومع ذلك ، داخل خط الصقيع ، تكون المواد الصخرية هي الأساس السائد لتشكيل الكوكب - نظرًا لأن معظم الغازات الخفيفة يتم نفخها خارج المنطقة بقوة الرياح النجمية والمركبات الخفيفة الأخرى (مثل H2O و CO2) يتم الحفاظ عليها فقط عن طريق التراكم داخل تشكيل الكواكب من المواد الثقيلة (مثل الحديد والنيكل والسيليكات). من المحتمل أن تتكون الكواكب الصخرية ذات الحجم المقدر في هذه المناطق في غضون 10-100 مليون سنة بعد ولادة النجم.
لذا ، ربما بشكل محدود للغاية ، من المفترض أن تبدأ بنظام من ثلاث مناطق - منطقة تشكيل كوكب أرضي داخلي ، منطقة تشكيل عملاقة للغاز ومنطقة خارجية من الكواكب غير المقيدة ، حيث لا تكون جاذبية النجم كافية لرسم المواد للدخول في مزيد من التراكم.
من هذه القاعدة ، أدار Raymond وآخرون مجموعة من 152 اختلافًا ، ظهر منها عدد من القواعد العامة. أولاً ، يبدو أن احتمالية الحفاظ على الكواكب الداخلية الأرضية تعتمد بشكل كبير على استقرار مدارات عمالقة الغاز. في كثير من الأحيان ، تؤدي الاضطرابات الجاذبة بين عمالقة الغاز إلى تبني مدارات إهليلجية أكثر غريب الأطوار والتي تقوم بعد ذلك بتصفية جميع الكواكب الأرضية - أو إرسالها إلى النجم. احتفظ 40 ٪ فقط من الأنظمة بأكثر من كوكب أرضي واحد ، و 20 ٪ لديها واحد فقط و 40 ٪ فقدوها جميعًا.
تم العثور على أقراص الحطام من الغبار الساخن والبارد كظواهر شائعة في الأنظمة الناضجة التي احتفظت بالكواكب الأرضية. في جميع الأنظمة ، يتم إزالة الغبار الأولي إلى حد كبير خلال بضع مئات الملايين من السنين الأولى - عن طريق الإشعاع أو عن طريق الكواكب. ولكن ، حيث يتم الاحتفاظ بالكواكب الأرضية ، هناك تجديد لهذا الغبار - من المفترض عن طريق طحن تصادمي للكواكب الصخرية الصخرية.
تنعكس هذه النتيجة في عنوان الورقة أقراص الحطام كعلامات لتكوين كوكب الأرض. إذا كان عمل النمذجة هذا انعكاسًا دقيقًا للواقع ، فإن أقراص الحطام شائعة في الأنظمة ذات عمالقة الغاز المستقرة - وبالتالي استمرار الكواكب الأرضية - ولكنها غائبة عن الأنظمة ذات المدارات العملاقة للغاز غريب الأطوار للغاية ، حيث تم مسح الكواكب الأرضية.
ومع ذلك ، يبدو النظام الشمسي غير عادي في هذا المخطط. يقترح أن الاضطرابات داخل مدارات عمالقة الغاز لدينا ، مما أدى إلى القصف الشديد المتأخر ، كانت متأخرة حقًا فيما يتعلق بكيفية تصرف الأنظمة الأخرى عادة. وقد ترك لنا هذا عددًا كبيرًا بشكل غير معتاد من الكواكب الأرضية التي تكونت قبل بدء إعادة التكوين العملاقة للغاز. وتأخر الحدث ، بعد الانتهاء من جميع التصادمات التي بنت الكواكب الأرضية ، أزال معظم قرص الحطام الذي ربما كان موجودًا - بصرف النظر عن ذلك التلميح الخافت لضوء البروج الذي قد تلاحظه في سماء مظلمة بعد غروب الشمس أو قبل الفجر.
قراءة متعمقة: أقراص Raymond et al Debris كعلامات لتكوين كوكب الأرض.
