ดาวเคราะห์เปลี่ยนตำแหน่งหรือไม่?

จากมุมมองของผู้สังเกตการณ์จากพื้นโลก ดาวเคราะห์ดูเหมือนจะเปลี่ยนตำแหน่งบนท้องฟ้าอย่างต่อเนื่อง ซึ่งเป็นข้อเท็จจริงที่สะท้อนอยู่ในคำว่า "ดาวเคราะห์" เอง ซึ่งมาจากภาษากรีกโบราณว่า "พเนจร" การเคลื่อนที่ที่ชัดเจนเหล่านี้สามารถอธิบายได้โดยสมมุติว่าดาวเคราะห์เคลื่อนที่โคจรใกล้วงโคจรรอบ ดวงอาทิตย์ ขนาดของวงโคจรเหล่านี้ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงตลอดประวัติศาสตร์ของมนุษย์ แต่ในช่วงเวลาที่ยาวนานกว่านั้น พวกมันเปลี่ยนไปเนื่องจากการอพยพของดาวเคราะห์

การเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ถูกควบคุมโดยแรงที่กระทำต่อพวกมัน แรงที่ใหญ่ที่สุดคือแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ ซึ่งทำให้ดาวเคราะห์อยู่ในวงโคจรของมัน หากไม่มีกองกำลังอื่นเข้ามาเกี่ยวข้อง วงโคจรก็จะไม่เปลี่ยนแปลง แต่ในความเป็นจริง ยังมีกองกำลังอื่นๆ อีกหลายอย่างที่เรียกว่าการก่อกวน สิ่งเหล่านี้มีขนาดเล็กกว่าแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ แต่ใหญ่พอที่จะทำให้ดาวเคราะห์เปลี่ยนตำแหน่งของพวกมันในระยะเวลาอันยาวนาน การรบกวนรวมถึงอิทธิพลแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ เช่น ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ รวมทั้งผลกระทบสะสมจากการชนและการเผชิญหน้าอย่างใกล้ชิดกับดาวเคราะห์น้อยและดาวหาง

เมื่อดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นครั้งแรกเมื่อประมาณ 4.6 พันล้านปีก่อน ระบบสุริยะยังคงเต็มไปด้วยก๊าซและฝุ่นจำนวนมาก ซึ่งเพียงพอต่อการใช้แรงมหาศาล แรงดึงดูด บนดาวเคราะห์ที่ก่อตัวขึ้นใหม่ ก๊าซและฝุ่นกระจุกตัวอยู่ในจานหมุนที่หนาแน่น และสิ่งนี้กลายเป็นตัวขับเคลื่อนหลักของการอพยพของดาวเคราะห์ในยุคแรกๆ ของระบบสุริยะ ผลกระทบอย่างหนึ่งของดิสก์คือการดึงดาวเคราะห์หินที่มีขนาดเล็กกว่า - ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก และดาวอังคาร - เข้าหาดวงอาทิตย์

ดาวพฤหัสบดีซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดก็ถูกดึงเข้าด้านในเช่นกัน มันหยุดลงเมื่ออยู่ห่างจากดวงอาทิตย์เท่ากับดาวอังคารในปัจจุบัน ซึ่งอาจถูกยับยั้งโดยอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงของดาวเสาร์ ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ดวงถัดไปที่อยู่ด้านนอก จากนั้นดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ก็ลอยออกไปด้านนอกอีกครั้ง โดยเข้าใกล้วงโคจรของดาวเคราะห์ชั้นนอกสุดอย่างดาวยูเรนัสและเนปจูน ซึ่งอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน เมื่อถึงจุดนี้ ก๊าซและฝุ่นในอวกาศส่วนใหญ่ได้หายไป และอัตราการอพยพของดาวเคราะห์ก็ช้าลงชั่วขณะหนึ่ง

เมื่อประมาณ 3.8 พันล้านปีก่อน ไม่นานก่อนที่ชีวิตดึกดำบรรพ์แรกจะปรากฏบนโลก มีการอพยพของดาวเคราะห์ระยะที่สองอย่างน่าทึ่ง สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อวงโคจรของดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ถูกล็อคไว้ด้วยกันชั่วครู่ โดยที่ดาวเสาร์ใช้เวลานานเป็นสองเท่าของดาวพฤหัสบดีในการโคจรรอบดวงอาทิตย์จนครบ 2 เท่า สิ่งนี้พิสูจน์แล้วว่ามีผลกระทบที่ไม่เสถียร ไม่ใช่แค่กับดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์เท่านั้น แต่กับดาวยูเรนัสและดาวเนปจูนด้วยเช่นกัน เพื่อชดเชยความไม่เสถียรนี้ ตำแหน่งของดาวเคราะห์ทั้งสี่ดวงเปลี่ยนไปอย่างรวดเร็ว ดาวพฤหัสบดีอพยพเข้าด้านใน ขณะที่ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูนอพยพออกไปด้านนอก หลังจากนั้นเพียงไม่กี่ล้านปี ซึ่งเป็นช่วงเวลาสั้น ๆ ในทางดาราศาสตร์ ดาวเคราะห์ก็เข้าสู่ตำแหน่งที่มั่นคงใกล้กับที่เราเห็นในทุกวันนี้