Nylig modellering af sollignende stjerner med planetariske systemer fandt, at et system med fire stenede planeter og fire gasgiganter i stabile kredsløb - og kun et tyndt befolket ydre bælte af planetesimaler - kun har 15 til 25% sandsynlighed for at udvikle sig. Selvom du måske er skeptisk over for gyldigheden af en model, der sætter vores mest kendte planetariske system i den usandsynlige kurv, kan der være en vis sandhed i dette fund.
Denne modellering er blevet informeret af den aktuelle database over kendte exoplaneter og ellers baseret på nogle prima facie rimelige antagelser. For det første antages det, at gasgiganter ikke er i stand til at danne sig inden i et systems frostlinie - en linje, over hvilken brintforbindelser som vand, metan og ammoniak ville eksistere som is. For vores solsystem er denne linje ca. 2,7 astronomiske enheder fra solen - som er nogenlunde midt i asteroidebæltet.
Gasgiganter menes kun at være i stand til at danne dette langt ud, da deres dannelse kræver et stort volumen af fast materiale (i form af is), som derefter bliver kerne for gasgiganterne. Selvom der kan være lige så meget stenet materiale som jern, nikkel og silicium uden for frostlinjen, er disse materialer ikke rigelige nok til at spille en betydelig rolle i dannelsen af kæmpe planeter, og alle planetesimaler, de måtte danne, er enten goblet af giganterne eller kastet ud af kredsløb.
Inden for frostlinjen er stenede materialer imidlertid det dominerende grundlag for plantering af planter - da de fleste lette gas sprænges ud af regionen med kraft af den stjerne vind og andre lette forbindelser (såsom2O og CO2) opretholdes kun ved akkretion inden for dannelse af planetesimaler af tungere materialer (såsom jern, nikkel og silikater). Der kan sandsynligvis dannes klippeplaneter i mærkbar størrelse i disse regioner inden for 10-100 millioner år efter stjernens fødsel.
Så antages det måske lidt parochialt, at man starter med et system med tre regioner - en indre terrestrisk planetdannende region, en gasgigantdannende region og en ydre region af ubundne planetesimaler, hvor stjernens tyngdekraft ikke er tilstrækkelig til at tegne materiale for at engagere sig i yderligere akkretion.
Fra denne base kørte Raymond et al et sæt af 152 variationer, hvorfra et antal brede regler opstod. For det første ser det ud til, at sandsynligheden for at opretholde jordiske indre planeter er meget afhængig af stabiliteten af gasgiganternes kredsløb. Ofte resulterer gravitationsforstyrrelser blandt gigantkæmperne i, at de vedtager mere excentriske elliptiske baner, som derefter rydder alle de jordiske planeter - eller sender dem styrtende ind i stjernen. Kun 40% af systemerne beholdt mere end en jordbunden planet, 20% havde kun en, og 40% havde mistet dem alle.
Det blev fundet, at skraldeskiver med varmt og koldt støv var almindelige fænomener i modne systemer, som opretholdt jordbaserede planeter. I alle systemer renses primært støv stort set inden for de første hundrede millioner år - med stråling eller planeter. Men hvor jordbaserede planeter fastholdes, er der en genopfyldning af dette støv - formodentlig via kollisionsslibning af stenede planetesimaler.
Denne konstatering afspejles i avisens titel Debrisskiver som skiltning af jordbaseret planetdannelse. Hvis dette modelleringsarbejde er en nøjagtig afspejling af virkeligheden, er affaldsskiver almindelige i systemer med stabile gasgiganter - og dermed vedvarende jordbaserede planeter - men er fraværende i systemer med stærkt excentriske gasgigantbaner, hvor de jordiske planeter er blevet ryddet.
Ikke desto mindre fremstår solsystemet som usædvanligt i dette skema. Det foreslås, at forstyrrelser inden for vores gasgiganters baner, der fører til den sene tunge bombardement, faktisk var sent med hensyn til, hvordan andre systemer normalt opfører sig. Dette har efterladt os et usædvanligt stort antal jordbaserede planeter, der var dannet, før gasgigantrekonfigurationen begyndte. Og begivenhedens forsinkelse, efter at alle kollisioner, der byggede de jordiske planeter var færdige, ryddet det meste af affaldsskiven, der måtte have været der - bortset fra det svage antydning af stjernet lys, som du måske bemærker i en mørk himmel efter solnedgang eller før daggry.
Yderligere læsning: Raymond et al Debris diske som skiltning af jordbunden planetdannelse.
