Har planetene endret posisjon?

Fra perspektivet til en jordbasert observatør ser planetene ut til å endre posisjoner på himmelen - et faktum gjenspeilet i selve ordet "planeten", som kommer fra den gamle greske for "vandrer". Disse tilsynelatende bevegelsene kan forklares ved å anta at planetene beveger seg på nesten sirkulære baner rundt sol. Dimensjonene til disse banene har vært konstante gjennom hele menneskets historie, men på mye lengre tidsskala har de endret seg på grunn av planetarisk migrasjon.

Planetenes bevegelser styres av styrkene som virker på dem. Den største av disse kreftene er solens tyngdekraft, som holder planetene i bane. Hvis ingen andre krefter var involvert, ville banene aldri endre seg. I virkeligheten er det imidlertid flere andre krefter involvert, kalt forstyrrelser. Disse er mindre i størrelse enn solens tyngdekraft, men store nok til at planeter endrer posisjon over lange perioder. Forstyrrelser inkluderer gravitasjonspåvirkning fra store planeter som Jupiter og Saturn, pluss den kumulative effekten av kollisjoner og nært møte med asteroider og kometer.

Da planetene først ble dannet, for rundt 4,6 milliarder år siden, var solsystemet fortsatt fylt med store mengder gass og støv - nok til å utøve en betydelig tyngdekraft på de nydannede planetene. Gassen og støvet ble konsentrert i en tett, roterende skive, og dette ble den viktigste driveren for planetmigrasjon i solsystemets tidlige historie. En effekt av disken var å trekke de mindre steinete planetene - Merkur, Venus, Jorden og Mars - innover mot solen.

Jupiter, den største av planetene, ble opprinnelig også trukket innover. Det stoppet da det var omtrent samme avstand fra solen som Mars er i dag, sannsynligvis holdt tilbake av gravitasjonsinnflytelsen til Saturn, den neste planeten utover. Jupiter og Saturn drev deretter utover igjen og nærmet seg banene til de ytterste planetene, Uranus og Neptun, som var nærmere solen enn de er i dag. På dette tidspunktet hadde det meste av den interplanetære gassen og støvet forsvunnet, og tempoet i planetmigrasjon bremset en stund.

For rundt 3,8 milliarder år siden, ikke lenge før det første primitive livet dukket opp på jorden, var det en dramatisk andre fase av planetvandring. Dette ble utløst da banene til Jupiter og Saturn ble kort låst sammen, og Saturn tok nøyaktig dobbelt så lang tid som Jupiter for å fullføre en krets rundt solen. Dette viste seg å ha en destabiliserende effekt, ikke bare på Jupiter og Saturn, men også på Uranus og Neptun. For å kompensere for denne ustabiliteten, endret posisjonene til alle fire planetene seg raskt. Jupiter migrerte innover, mens Saturn, Uranus og Neptun migrerte utover. Etter bare noen få millioner år - en kort periode i astronomiske termer - hadde planetene slått seg ned i stabile posisjoner veldig nær de vi ser i dag.