Ennen kuin maailmoja, valtameriä tai edes kiinteää maata oli olemassa, oli olemassa jotain paljon vähemmän vaikuttavaa: pilvi. Valtava, kylmä kaasun ja pölyn seos, joka ajelehti avaruudessa. Ei mantereita, ei ilmakehää, ei elämää – vain pieniä hiukkasia, jotka leijuivat pimeydessä. Tästä vaatimattomasta alusta syntyivät kokonaiset aurinkokunnat!
Tämän muutoksen ymmärtäminen on keskeinen osa ESA:n Plato-luotainmission taustalla olevaa tiedettä. Tutkimalla muiden tähtien ympärillä kiertäviä planeettoja Plato auttaa tutkijoita laatimaan paitsi kartan galaksimme planeetoista, myös selvittämään, miten ne ylipäätään muodostuvat.
Ensimmäinen vaihe: tähden synty
Kaikki alkaa, kun osa valtavasta kaasu- ja pölypilvestä romahtaa oman painovoimansa vaikutuksesta. Kutistuessaan se pyörii yhä nopeammin ja litistyy kiekoksi, aivan kuin ilmassa pyöritettävä pizzataikina. Kun keskelle on kerääntynyt tarpeeksi ainetta, tähti syttyy. Sen ympärille jää pyörivä kaasu- ja pölykiekko. Tätä kutsutaan protoplanetaariseksi kiekkoksi, eli planeettoja muodostavaksi kiekkoksi. Se on tähtien ympärillä oleva alue, jossa planeetat syntyvät.
Toinen vaihe: pölystä kiviin
Aluksi kiekko on täynnä mikroskooppisen pieniä jyviä, jotka ovat hiekkaa pienempiä. Nämä jyvät eivät kuitenkaan pysy kauan yksinään! Ne törmäävät toisiinsa hellästi ja tarttuvat toisiinsa, muodostaen yhä suurempia kokkareita. Pöly muuttuu kiviä, ja kivet kasvavat edelleen.
Se saattaa kuulostaa hitaalta, mutta tämä prosessi tapahtuu valtavassa mittakaavassa, ja lukemattomia törmäyksiä tapahtuu samanaikaisesti. Ajan myötä näistä pienistä rakennuspalikoista muodostuu kilometrin kokoisia kappaleita, joita kutsutaan planetesimaaleiksi. Ne ovat ikään kuin planeettojen ensimmäisiä “siemeniä”.
Kolmas vaihe: törmäykset luovat maailmoja
Kun planeettakappaleet ovat muodostuneet, painovoima alkaa ottaa vallan. Suuremmat kappaleet vetävät puoleensa pienempiä, ja törmäykset muuttuvat yhä voimakkaammiksi. Jotkut törmäävät toisiinsa ja sulautuvat yhteen, kasvaen suuremmiksi. Toiset hajoavat palasiksi, jolloin aine palaa takaisin järjestelmään.
Tämä kaoottinen vaihe johtaa planeetta-alkioiden muodostumiseen; nämä ovat riittävän suuria kappaleita, joilla on merkittävää painovoimaa. Ne eivät kuitenkaan ole vielä täysimittaisia planeettoja.
Miljoonien vuosien kuluessa nämä alkiot jatkavat törmäilyään ja yhdistymistään, raivaavat vähitellen kiertoratojaan ja kasvavat täysin muodostuneiksi planeetoiksi. Suurimmat kappaleet kasvavat imemällä pienempiä kappaleita itseensä, kunnes jäljellä on vain muutama hallitseva planeetta. Vahvimmat selviävät – planeettatyyliin!
Neljäs vaihe: kasvaminen ja tunnelman luominen
Kun planeetat kasvavat, ne alkavat muuttua. Maan kaltaiset kiviset planeetat muodostavat kiinteän pinnan jäähtyessään toistuvien törmäysten jälkeen. Samalla niiden sisäosista tulivuoritoiminnan kautta vapautuvat kaasut voivat muodostaa ilmakehän.
Järjestelmän ulommilla alueilla, joissa on kylmempää, tapahtuu jotain erilaista. Suuret planeettojen ytimet voivat kerätä valtavia määriä kaasua ja muuttua kaasujättiläisiksi, kuten Jupiter ja Saturnus.
Tästä syystä aurinkokunnissa on usein erilaisia planeettoja: pieniä, kivisiä planeettoja, jotka sijaitsevat lähempänä tähteä, sekä massiivisia kaasujättiläisiä. Nämä erot johtuvat kaikki alkuperäisen kiekkojen olosuhteista.
Kaikki aurinkokunnat eivät ole samanlaisia
Yksi nykyaikaisen tähtitieteen jännittävimmistä löydöksistä on se, että planeettakunnat voivat näyttää hyvin erilaisilta kuin oma planeettakuntamme. Joissakin on jättiläisplaneettoja, jotka kiertävät tähtiään erittäin lähellä. Toisissa taas voi olla tiiviisti pakkautuneita järjestelmiä, joissa on pieniä kivisiä planeettoja. Kaikkein jännittävintä on, että joissakin planeettakunnissa on jopa planeettoja elinkelpoisella vyöhykkeellä, jossa olosuhteet voisivat mahdollistaa nestemäisen veden olemassaolon planeettojen pinnalla.
Plato-luotain on suunniteltu tutkimaan näitä järjestelmiä yksityiskohtaisesti, jotta tutkijat voisivat ymmärtää paitsi mitä planeettoja on olemassa, myös miten ne ovat syntyneet.
Aikaa vievä prosessi
On helppo ajatella planeettoja pysyvinä ilmiöinä, mutta todellisuudessa ne ovat pitkän ja herkän tapahtumaketjun tulos. Kaasupilvi romahtaa, tähti syttyy, pöly tiivistyy ja törmäykset luovat maailmoja. Jokainen vaihe perustuu edelliseen, ja prosessi etenee niin hitaasti, että muutoksia olisi lähes mahdotonta havaita ihmisen aikaskaalalla. Planeettojen muodostuminen ei tapahdu yhdessä yössä, vaan se etenee kymmenien miljoonien vuosien aikana, ja sitä muovaavat painovoima, liike ja lukemattomat törmäykset.
Vaikka planeetat olisivat jo muodostuneet, ne jatkavat kehittymistään, kun kiertoradat muuttuvat, ilmakehät muuttuvat ja pinnat muotoutuvat uudelleen törmäysten seurauksena. Toisin sanoen planeettakunta ei ole koskaan täysin valmis. Jos olosuhteet ovat juuri oikeat jossain tuon kehitysketjun varrella, saattaa syntyä Maan kaltainen planeetta. Plato-luotainmission tavoitteena on löytää Maan kaltaisia planeettoja, ja se auttaa meitä selvittämään, ovatko ne yleisiä vai onko planeettamme kenties ainutlaatuinen.
