Vanuit het perspectief van een waarnemer op aarde lijken de planeten voortdurend van plaats te veranderen in de lucht - een feit dat weerspiegeld wordt in het woord "planeet" zelf, dat afkomstig is van het oude Grieks voor "Zwervende persoon." Deze schijnbare bewegingen kunnen worden verklaard door aan te nemen dat de planeten in de buurt van cirkelvormige banen rond de zon bewegen. De dimensies van deze banen zijn in de hele menselijke geschiedenis constant gebleven, maar op veel langere tijdschalen zijn ze veranderd als gevolg van planetaire migratie.

Planetaire dynamica

De bewegingen van de planeten worden bepaald door de krachten die acteren op hen. De grootste van deze krachten is de zwaartekracht van de zon, die de planeten in hun banen houdt. Als er geen andere krachten bij betrokken waren, zouden de banen nooit veranderen. In werkelijkheid zijn er echter verschillende andere krachten bij betrokken, die verstoringen worden genoemd. Deze zijn kleiner in omvang dan de zwaartekracht van de zon, maar groot genoeg om planeten hun positie gedurende lange perioden te laten veranderen. Verstoringen omvatten de zwaartekrachtsinvloed van grote planeten zoals Jupiter en Saturnus, plus het cumulatieve effect van botsingen en nauwe ontmoetingen met asteroïden en kometen.

Vroeg Zonnestelsel

Toen de planeten voor het eerst werden gevormd, ongeveer 4,6 miljard jaar geleden was het zonnestelsel nog steeds gevuld met grote hoeveelheden gas en stof - voldoende om een ​​belangrijke aantrekkingskracht uit te oefenen op de nieuw gevormde planeten. Het gas en stof was geconcentreerd in een dichte, roterende schijf en dit werd de belangrijkste oorzaak van planetaire migratie in de vroege geschiedenis van het zonnestelsel. Eén effect van de schijf was om de kleinere rotsachtige planeten - Mercurius, Venus, Aarde en Mars - naar binnen te trekken richting de zon.

De buitenste planeten

Jupiter, de grootste van de planeten , werd aanvankelijk ook naar binnen getrokken. Het stopte toen het ongeveer dezelfde afstand van de zon was als Mars vandaag is, waarschijnlijk tegengehouden door de zwaartekrachtsinvloed van Saturnus, de volgende planeet naar buiten. Jupiter en Saturnus doken vervolgens weer naar buiten en naderden de banen van de buitenste planeten, Uranus en Neptunus, die dichter bij de zon waren dan ze nu zijn. Op dit punt was het grootste deel van het interplanetaire gas en stof verdwenen en het tempo van planetaire migratie vertraagde een tijdje.

Een stabiele configuratie

Ongeveer 3,8 miljard jaar geleden, niet lang daarvoor het eerste primitieve leven verscheen op aarde, er was een dramatische tweede fase van planetaire migratie. Dit werd getriggerd toen de banen van Jupiter en Saturnus kort samen werden vergrendeld, waarbij Saturnus precies twee keer zo lang nam als Jupiter om een ​​rondje om de zon te voltooien. Dit bleek een destabiliserend effect te hebben, niet alleen op Jupiter en Saturnus, maar ook op Uranus en Neptunus. Om deze instabiliteit te compenseren, veranderden de posities van alle vier de planeten snel. Jupiter migreerde naar binnen, terwijl Saturnus, Uranus en Neptunus naar buiten migreerden. Na slechts een paar miljoen jaar - een korte periode in astronomische termen - hadden de planeten vaste posities ingenomen die heel dicht bij die van vandaag stonden.