اینکه این رقص کیهانی با وجود یک «ابرزمین» بهجای کمربند سیارکی میان مریخ و مشتری چگونه خواهد بود، سؤالی است که دانشمندان سیارهشناس امیلی سیمپسون و هاوارد چن از مؤسسه فناوری فلوریدا (FIT) مطرح کردهاند.
این پژوهشگران از یک واقعیت شگفتانگیز الهام گرفتهاند: بسیاری از منظومههای شمسی مشابه منظومه ما بهطور نظری دارای سیارات ابرزمین نزدیک به ستارهشان هستند، اما عجیب است که منظومه شمسی ما چنین سیارهای ندارد.
سیمپسون میگوید:
«اگر کمربند سیارکی، بهجای حلقهای از سیارکهای کوچک که امروز میشناسیم، یک سیاره بین مریخ و مشتری تشکیل میداد، چه میشد؟
این موضوع چگونه بر سیارات داخلی، بهویژه زهره، زمین و مریخ تأثیر میگذاشت؟»
سیمپسون و چن مدلهای ریاضی طراحی کردند تا بررسی کنند سیاراتی شبیه زمین با جرمهای متفاوت چه تأثیری بر بقیه منظومه شمسی میگذاشتند. در این شبیهسازیها، سیاراتی با جرمهایی معادل ۱٪ جرم زمین، جرم برابر زمین، دو برابر، پنج برابر و ده برابر جرم زمین آزمایش شدند.
هر شبیهسازی برای چند میلیون سال اجرا شد و تأثیر آن بر مدار و شیب سایر سیارات اندازهگیری شد. این عوامل کلیدی برای سکونتپذیری سیارات هستند: مدار بر طول فصلها و شیب بر شدت آنها تأثیر میگذارد. تغییرات ناشی از یک ابرزمین – که توسط محققان «فایتون» نامیده شده – نتایج جالبی داشت.
سیمپسون توضیح میدهد:
«اگر این سیاره جرمی برابر با یک یا دو برابر زمین داشته باشد، که همچنان سیاره بزرگی است، منظومه شمسی داخلی ما همچنان نسبتاً پایدار باقی میماند.
ما ممکن است تابستانهای کمی گرمتر یا زمستانهای کمی سردتر تجربه کنیم، زیرا شیب محوری نوسان پیدا میکند، اما همچنان میتوانیم زندگی کنیم.»
بااینحال، ابرزمینهای بزرگتر موقعیت سیارات دیگر را بهشدت تغییر دادند. یک سیاره اضافی با جرمی معادل ده برابر زمین میتوانست زمین را از منطقه قابل سکونت خارج کرده و به سمت زهره نزدیکتر کند. همچنین، بر شیب زمین تأثیر گذاشته و فصولی با تغییرات شدید ایجاد میکرد.
البته مدلسازی سرنوشت چندین سیاره چالشبرانگیز است؛ زیرا هر تغییر کوچک میتواند پیامدهای پیچیدهای ایجاد کند – مانند ظهور و زوال ورقههای یخی زمین. اما این شبیهسازیها میتوانند در آینده برای شناسایی منظومههای فراخورشیدی با شرایط مناسب منطقه قابل سکونت بسیار مفید باشند.
سیمپسون میگوید:
«اگر ما منظومهای شبیه منظومه شمسی کشف کنیم، اما با تاریخچهای کمی متفاوت – جایی که بهجای کمربند طبیعی سیارکها، یک سیاره وجود داشته باشد – آیا مناطق داخلی این منظومه همچنان قابل سکونت خواهند بود؟
پاسخ این است که بستگی به اندازه سیاره دارد. اگر سیاره بیشازحد بزرگ باشد، احتمالاً نابودی سیارات درون مدارش را به همراه خواهد داشت.»
