Sedan Copernicus har forskare långsamt flyttat jorden bort från dess förutbestämda "universums centrum." Forskare medger nu att solen är en vanlig stjärna, inte för varm, inte för kallt, inte för ljus, inte för svag, belägen på en slumpmässig plats i en vanlig spiralgalax. Så när Kepler-teleskopet började sin jakt på planeter 2009, förväntade forskare sig att hitta planetsystem som skulle likna vårt solsystem.
Istället upptäckte Kepler de typer av planeter som saknas i vårt solsystem. Det visade sig att det finns många fler exoplaneter än vi trodde: från "heta Jupiters" (planeter på Jupiters storlek) till "superjordar" (massiva solida planeter som är större än våra egna). Av de 1 019 bekräftade planeterna och 4 178 kandidater som hittills upptäckts, liknar bara ett system vår egen: med markplaneter nära stjärnan och jätteplaneter lite längre bort.
"Vi har ingen aning om varför vårt solsystem är annorlunda och vi skulle vilja få svar," berättade planetforskaren Kevin Walsh från Southwestern Research Institute i Colorado till tidskriften Astrobiology.
I ett försök att jämföra solen och dess planeter med de nyfundna stjärnsystemen som upptäckts av Kepler föreslog ett par astronomer att vårt solsystem skulle ha innehålla så många som fyra planeter som kretsade närmare solen än Venus i vår ungdom, och att bara Merkurius överlevde efter en serie katastrofala kollisioner. …
"Ett av problemen i vårt solsystem är att enligt Keplers normer är Merkurius för långt från solen", säger planetforskaren Katrin Volk från University of British Columbia.
Wolf och hennes kollega Brett Gladman från samma universitet föreslog att i början av livet är de flesta stjärnor omgiven av "system med tätt packade inre planeter" (STIP). Med tiden förstör kollisioner många av dessa planeter och lämnar dem nära 5-10% av de stjärnor som observeras idag.
Men även om endast ett fåtal av de observerade systemen innehåller STIP, tror Wolf att de en gång rådde - och solen kunde vara ett sådant system, vars ursprungliga inre planeter förstördes.
"Om STIPEN formades lätt, kunde det vara möjligt att hitta dem runt alla stjärnorna, varefter 90% av dem förstördes," säger Wolf.
Kampanjvideo:
Walsh deltog inte i denna studie, men välkomnar Wolfs arbete med att matcha solsystemet med andra planetsystem genom att använda modeller för att söka efter osynliga planeter som kan ha varit tidigare.
”Vi kan säga att vi aldrig har tänkt på det förut. Vi har alltid försökt matcha planeterna som vi såg, men inte de som vi inte såg. Nu ser vi det runt andra stjärnor, så det är en bra fråga."
Wolf och Gladman insåg att ett litet antal STIP kan belysa varför vårt solsystem är så annorlunda. Ett par forskare tog 13 Kepler-observerade system som innehåller mer än fyra inre planeter och körde en 10 miljoner år lång simulering av dem. Vid tio tillfällen upplevde de mindre planeterna våldsamma kollisioner som ändrade planetsystemets struktur. Enligt forskare förblir troligen resterna stabila i mer än 10 miljoner år.
Teamet körde sedan ytterligare en serie simuleringar under en lång tid för att förstå hur system utvecklades när de blev mer stabila och för att ta reda på hur kollisioner fördelades över tiden. De fann att hälften av systemen kolliderade men visade inga tecken på katastrof i förväg. Kollisionssystemen förblev stabila nästan hela sitt liv innan planeterna började kollidera med varandra.
Modellering visade att cirka 5-10% av STIP i provet efter 5 miljoner år fortfarande inte uppnådde stabilitet. Eftersom STIPs bara sågs i 5-10% av planetsystem som observerats av Kepler, kan detta betyda att de alla föddes med STIP, men 90% av STIPs förstördes vid tiden för Keplers observationer.
"Om varje stjärna en gång hade ett STIP-system, skulle det betyda att vi (modedesignarna) helt enkelt inte lyckades med det när planeterna fanns", säger Walsh. - Vi har alltid försökt bygga modeller för att få våra fyra solida planeter, och ignorerar möjligheten att tre till fem planeter bildar ännu mer jorden i Mercury-bana. Det vore fantastiskt!".
Om allt var så skulle jorden upphöra att vara ett konstigt undantag från reglerna för planetbildning, som slumpmässiga observationer visar. Istället skulle det passa perfekt och kräver inte någon speciell förklaring för dess existens. Om solsystemet - och jorden därför är sällsynt, kan detta påverka förekomsten av liv i universum; men om det följer de vanliga processerna för bildandet av planetariska system, kommer det inte att finnas något så ovanligt med det.
Kvicksilver har länge varit ett problem för planetforskare. Förutom att vara längre från solen än de flesta planeter som Kepler har sett, är Mercury tätt packad med tunga element. En hypotes om dess konstiga sammansättning inkluderar en kollision som svepte bort en ljus skorpa från planeten och lämnade ett tätt järnskikt bakom sig.
Samtidigt returnerade modeller av solsystemet för mycket material för att bara förklara Merkurius. För att bilda en enda planet som kretsar runt Merkurius, kräver simuleringar ett ovanligt gap - en konstgjord gräns - i dammet som omger den unga solen, som skulle sträcka sig nästan halvvägs till jordens nuvarande bana. Om gapet sträckte sig hela vägen till stjärnan, som de flesta forskare tror, måste den här disken ha innehålla för mycket material.
Om de flesta planetsystem innehöll STIP när de bildades, kan det unga solsystemet ha haft ett också. Enligt Wolf skulle ett sådant scenario eliminera behovet av en konstgjord lucka till den inre skivan och förklara en järnrik planet. Kollisionerna skulle också möjliggöra den täta sammansättningen av Merkurius.
För att testa denna möjlighet utförde Wolf och Gladman simuleringar som lägger till fyra planeter med månmassorna och kretsar mindre än halva avståndet från jorden till solen. Dessa planeter skulle inte ha påverkat bildandet av Venus, Jorden och Mars på 500 miljoner år, trots kollisionerna som ägde rum mellan deras solida grannar. Kepler kom till detta scenario under de första simuleringarna.
"Det är inte ovanligt att ha ett par instabila planeter och de andra känner inte något," säger Wolf.
När de små inre planeterna kolliderade med varandra mötte de en av två öde. I vissa fall sköts massan av de kolliderande planeterna ut, men konsoliderades sedan till flera kroppar. I andra, mer destruktiva scenarier, var mindre än 10% av den ursprungliga massan kvar, och resten exploderade i små bitar, spiralande mot en stjärna eller andra planeter. Skillnaden beror ofta på hur snabbt planeterna rör sig och kolliderar med varandra. som med en bilkollision leder hög hastighet till stor förstörelse.
Även om Keplers andra observationer av STIP-system visade att tre eller fler stora kroppar konsoliderades till en eller två kortperiodsplaneter, förstördes uppenbarligen vårt solsystem till slutet. Vi har bara en överlevande kvar.