Große Geschwister sind nicht immer die sanftesten mit ihren kleinen Brüdern und Schwestern. Aber ein bisschen harte Liebe könnte Sie schon früh auf das Überleben im Erwachsenenalter vorbereiten - zumindest stellen Forscher dies in Bezug auf unser Sonnensystem fest, in dem Jupiter letztendlich eine sichere Zukunft für die Erde und andere felsige Welten gesichert haben könnte, indem er die Rolle des stürmischen Menschen spielt Großer Bruder.
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"Frühere Theorien besagten, dass Jupiter ein Freund der Erde war, weil er die Erde vor all diesen späten Einflüssen abgeschirmt hat", sagt Elisa Quintana, Wissenschaftlerin am NASA Ames Research Center. "Wir stellen fest, dass dies nicht unbedingt der Fall ist, zumindest nicht für unser Sonnensystem."
Während Jupiter heute beschützt, hat er in der Vergangenheit vielleicht etwas energischer gespielt. Früh war der Gasriese ein Tyrann, der Trümmer in Richtung des inneren Sonnensystems schleuderte, als sich die Erde noch bildete. Langfristig erwies sich jedoch der grobe Ansatz als vorteilhaft: All diese Kollisionen beschleunigten den Bau von Steinwelten und verhinderten, dass sich später noch schlimmere Kollisionen ereigneten, wie dies bei Steinplaneten ohne benachbarte Riesen der Fall war.
Quintana arbeitete mit dem leitenden Wissenschaftler Thomas Barclay, ebenfalls von der NASA Ames, zusammen, um zu modellieren, wie sich mehrere Planetensysteme mit und ohne massive Gaswelten entwickelten. Für felsige Welten wie unsere stellten sie fest, dass jupiterähnliche Gasriesen eine kompliziertere Rolle spielten als bisher angenommen. Barclay präsentierte die Ergebnisse des Paares letzten Monat auf dem 228. Treffen der American Astronomical Society in San Diego, Kalifornien; Ein Teil ihrer laufenden Forschung wurde diesen April auch im Astrophysical Journal veröffentlicht .
Jupitergroße Welten können scheinbar unterschiedliche Auswirkungen auf die Planeten um sie herum haben. Zum Beispiel zieht die Schwerkraft von Gasriesen nicht nur Material auf sich zu, sondern kann es auch mit höheren Geschwindigkeiten wegschleudern. Wenn es darum geht, Planeten zu bauen, kann das tatsächlich eine gute Sache sein. Quintana stellte fest, dass ein junger Jupiter Material in die Kerne wachsender felsiger Planeten flog, was ihnen half, schneller zu wachsen als die ohne große Nachbarn.
Gasriesen beeinflussen auch, wie viele felsige Planeten sich bilden können. Das liegt daran, dass sie wie ältere Geschwister dazu neigen, alle Spielsachen zu verschlingen - in diesem Fall den Staub und das Gas, die zum Bauen von Planeten benötigt werden. Die Forscher fanden heraus, dass jupitergroße Welten normalerweise nur 3 bis 6 irdische Nachbarn hatten, während Systeme ohne riesigen Planeten doppelt so viele felsige Welten in den inneren und äußeren Regionen bauten.
Im No-Jupiter-Szenario gab es keinen Gasriesen, der Gas und Staub verschlang, was bedeutete, dass diese Trümmer das bildeten, was Quintana ein "Leichentuch, eine Art Wolke aus kleinem felsigem Material" nennt. Die Trümmer blieben mehr als 2 Milliarden Jahre lang hängen und schlugen mit ständigen Stößen auf die verbleibenden Erdwelten ein. Die Kollisionen waren nicht groß genug, um Planeten von ihrer Kruste zu befreien, aber genau wie der Asteroid, der dazu beitrug, die Dinosaurier auszurotten, hatten sie das Potenzial, einen Teil des Lebens auf dem Planeten auszulöschen.
Wenn Jupiter dagegen anwesend war, verschwand die gefährliche Trümmerwolke in einem Zehntel der Zeit. Gasriesen ließen Material mit hoher Geschwindigkeit in den Weltraum rasen und warfen einen Teil davon vollständig aus dem Sonnensystem. Das bedeutete nicht, dass Planeten noch nicht im Wald waren: Gleichzeitig schleuderten riesige Welten Trümmer auf die felsigen Planeten zu und bewegten sich schneller als das Material in den Jupiter-freien Sammlungen.
Die schnelleren Flugobjekte bedeuteten stärkere Kollisionen - wir sprechen von Kollisionen, die stark genug sind, um die Ozeane und Atmosphären einer Welt zu entziehen, die Oberfläche zu sterilisieren und eventuell entstandenes Leben zu zerstören. Jede felsige Welt hat im Laufe ihres Lebens drei bis vier dieser brutalen Einschläge erhalten. Sie sind jedoch früh genug eingetreten, damit sich die Welt erholen konnte. Terrestrische Planeten mit massiven Nachbarn fühlten nach 200 Millionen Jahren den letzten ihrer oberflächenzerstörenden Zusammenstöße - ein Wimpernschlag in der 4, 5-Milliarden-Jahr-Lebensdauer der Erde.
Frühe Einschläge geben einem Planeten Zeit, seine Ozeane und seine Atmosphäre aus der Gaswolke wieder zu versorgen, bevor Jupiter sie aus dem System warf. Die Simulationen zeigten, dass der letzte große Absturz bei den meisten terrestrischen Planeten mit riesigen Freunden bei etwa 50 Millionen Jahren stattfand, genug Zeit, um mehr Material von dieser Scheibe zu sammeln. Dies stimmt mit Schätzungen überein, nach denen die Mondkollision der Erde zwischen 30 und 110 Millionen Jahren liegt.
Für die Erde spielte Jupiter sicherlich eine willkommene Rolle und half dem Planeten und seinen felsigen Nachbarn, schnell zu wachsen und ihn vor den heftigsten Angriffen zu schützen, während sich das frühe Leben entwickelte. Jetzt versuchen Wissenschaftler herauszufinden, was dies für die Suche nach anderen bewohnbaren Welten bedeutet. Wenn eine jupitergroße Welt ihre felsigen Gegenstücke behalten kann, sollten wir dann nach felsigen Systemen mit einem Gasriesen an den Außenrändern suchen?
"Es scheint, als ob die Ruheperiode des Sonnensystems länger ist, wenn es Planeten in Jupiter-Größe gibt", sagt Jessie Christiansen, eine Exoplanetenjägerin am California Institute of Technology, die nicht an der Forschung beteiligt war. Diese Ruheperiode ist "die Ruheperiode, in der man Dinge auf der Erde entstehen lassen kann, wie das Leben, ohne ständig ausgelöscht zu werden", sagt sie.
Auf der Suche nach potenziell bewohnbaren Planeten sei es keine schlechte Idee, mit fernen Riesenfreunden ein Auge auf felsige Welten zu werfen, fügt sie hinzu. Leider könnte dies eine schlechte Nachricht für das Leben im Universum bedeuten: Weniger als 10 Prozent der sonnenähnlichen Sterne haben Gasriesen in ihren äußeren Umlaufbahnen. "Wir glauben nicht, dass Jupiter-Analoga üblich sind", sagt Quintana.
