У идеи о миграции суперземель нашлись и другие возможные объяснения. Согласно одному из них, первоначально планеты могли находиться в резонансе, но, когда газ улетучился, они вышли из него в результате бомбардировки оставшимися твердыми телами. Эволюция наших газовых гигантов проходила по тому же сценарию: их орбиты сместились в результате взаимодействия с рассеиваемыми ими планетезималями. Еще один возможный сценарий: на вращающиеся рядом со звездой суперземли оказывает влияние невидимая гигантская планета, находящаяся на большем удалении от звезды. В присутствии далекого гравитационного «громилы», точное положение которого труднее определить из-за большого расстояния, суперземли могут перейти на другие орбиты, выйдя из резонанса.
Допуская, что идея о миграции суперземель имеет под собой серьезные основания, мы сталкиваемся с другой проблемой. Если миграция является таким важным фактором формирования суперземель, могут ли в системе с планетой, движущейся по близкой к звезде орбите, быть условия для существования пригодного для жизни мира вроде нашей Земли?
Правда ли, что Земля уцелела благодаря Сатурну? Ведь не будь в Солнечной системе второго газового гиганта, Юпитер ждала бы та же участь, что и, например, 51 Пегаса b: он бы устремился к Солнцу, сметая все на своем пути. За ним могли бы последовать Уран и Нептун, превратившись в результате миграции в суперземли на близких к звезде орбитах. На пути во внутреннюю область Солнечной системы эти гигантские миры, скорее всего, разорвали бы нашу любимую Землю на мелкие кусочки.
Расположение Земли на расстоянии 1 а.е. является ключевым фактором ее пригодности для жизни. На таком расстоянии от Солнца планета получает ровно столько энергии, сколько необходимо, чтобы поддерживать наше существование, то есть она и не перегревается, и не переохлаждается. Если бы она формировалась где-то еще, скорее всего, у жизни не было бы никакого шанса.
Может ли позади горячих юпитеров или суперземель, занимающих орбиты вблизи звезды, существовать мир, аналогичный нашей Земле? Если нет, то при поиске инопланетных соседей нам придется сразу отбросить половину всех планетных систем. В этом случае жизнь действительно является исключительно редким явлением во Вселенной.
Мчащаяся к центру системы планета способна спровоцировать настоящую катастрофу. Под действием гравитационного притяжения мигрирующего мира происходит рассеивание каменистого материала из внутренней части планетной системы. Сгребая планетезимали к звезде, немалую их часть он поглощает сам. Зона планет земной группы становится похожа на опустевшую фабрику, простаивающую из-за отсутствия сырья.
Даже если до начала миграции сформируется молодая планета, при приближении гиганта она окажется во власти его притяжения и, подобно комете, будет выброшена на новую орбиту. Причем с большой долей вероятности траектория ее движения вокруг звезды будет иметь форму сильно вытянутого эллипса, то есть расстояние от планеты до звезды при вращении будет меняться в большом диапазоне значений. Из-за резких скачков поверхностной температуры в течение года сезоны на планете будут ярко выраженными. Такие условия не исключают саму возможность сохранения воды и развития жизни, но сильно ее затрудняют.
Картина безрадостная, но надежда, пусть и маленькая, все-таки есть. Если мигрирующая планета оставит после себя достаточно пыли и твердых тел, формирование землеподобных миров может начаться снова. Количество оставшегося вещества на момент перезапуска процесса будет зависеть от скорости перемещения мигрирующей планеты по системе. Скорость миграции первого рода, учитывая зависимость от множества факторов, трудно поддается оценке, но очевидно, что планета, которая задержится в зоне формирования планет земной группы, рассеет больше вещества, чем мигрирующий мир, который на всех парах несется к звезде.
При взаимодействии с газовым диском рассеянные каменистые планетезимали также могут вернуться на орбиты, близкие к круговым. При эллиптической траектории планетезимали приходится двигаться против кругового потока газа диска. Следствием разницы скоростей газа и твердого тела становится мощнейшее сопротивление, которое заставляет каменистые тела вернуться на круговые орбиты и обеспечивает продолжение процесса формирования планет.
Для выброшенной планеты тоже не все потеряно: она вполне еще может вернуться на орбиту, более близкую к круговой. При вращении по изогнутой эллиптической орбите на планету действует сила притяжения звезды, которая меняется в зависимости от расстояния. Как и в случае с горячими юпитерами, заброшенными во внутреннюю область в результате срабатывания механизма Козаи — Лидова, под влиянием периодических колебаний силы притяжения орбита планеты снова может принять круглую форму. Газовый диск также не дает орбите вытянуться, помогая планете удерживаться на круговой траектории.
У идеи о восстановлении популяции после прохождения мигрирующей планеты даже есть ряд преимуществ. К тому моменту, когда газ рассеется, второе поколение планет может не дорасти до размера Марса. То есть необходимость в планетных ловушках, которые бы остановили миграцию к звезде, отпадает. При массовом рассеивании каменистых тел в результате миграции первого поколения планет во внутреннюю область системы может попасть лед, тем самым обеспечивая возможность формирования богатых водой миров. В результате за горячими планетами, находящимися рядом со звездой, будут существовать миры с более благоприятными для жизни условиями (хотя и трудным прошлым).
Загадка без разгадки
Проблема формирования популяции горячих суперземель продолжает волновать умы исследователей. Появились ли они в результате миграции из-за линии льдов или же сформировались из планетезималей и глыб, попавших во внутреннюю область системы благодаря горячим юпитерам или сопротивлению газа?
Чтобы распутать этот клубок гипотез, можно заняться поисками слабо проявляющих себя далеких от звезды экзопланет. Вероятность активной миграции в системе с планетами как на близких к звезде орбитах, так и на значительном удалении меньше, чем в системе, где нет других планет, кроме тех, которые кружат рядом со звездой. К тому же сформировавшаяся вдалеке от звезды планета должна быть покрыта толстым слоем льда. А значит, ее атмосфера должна быть наполнена водяными парами, которые могут быть доступны для наблюдения с помощью следующего поколения телескопов. Но мы никогда не разгадаем загадку самого массового класса планет, пока не найдем выход из лабиринта планет и планетезималей.
Глава 7. Вода, алмазы, лава — неведомые рецепты планетообразования
После известия об открытии 51 Пегаса b астрономам понадобилось около двух лет, чтобы
