Астрономы обнаружили в космосе «фабрику планет», которая может объяснить происхождение загадочных метеоритов, разбросанных по всей Земле.
Скрываясь за орбитой Юпитера, кольцеобразная область заполнена газом и пылью, что, возможно, позволило ей служить инкубатором для так называемых планетезималей — твердых тел длиной в милю, которые могут стать строительными блоками планет, когда Солнечная система находилась в зачаточном состоянии.
Но это еще не всё. В компьютерных симуляциях, описанных в новом исследовании, опубликованном в The Astrophysical Journals, команда обнаружила, что эта область также породила планетезимали разного состава, возможно, сделав её одной из самых влиятельных планетообразующих областей в окрестностях нашей звезды.
«Разные типы планетезималей, по-видимому, сформировались в одной и той же области раннего пылевого и газового диска, только в разное время. Область сразу за орбитой Юпитера предоставила для этого отличные условия», — заявила в пресс-релизе, посвященном работе, соавтор исследования Джоанна Дронжковска, астрофизик из Института исследований Солнечной системы Макса Планка.
Загадка связана с классом планетезималей, называемых углеродистыми хондритами, которые сформировались примерно через два-четыре миллиона лет после образования Солнечной системы. Хотя считается, что большинство планетезималей было выброшено по мере созревания Солнечной системы, их следы сохранились в виде фрагментов метеоритов, которые часто бомбардируют нашу планету. Именно более редкие и необычно богатые углеродом — наши упомянутые хондриты — вызывают наибольший интерес. Они состоят из различных пылевых зерен, но доля этих зерен со временем резко меняется: одно поколение состоит из заметно хрупких зерен, а другие — из более прочных. Было неизвестно, какая область могла бы сформировать такое разнообразие планетезималей за короткий промежуток времени.
Так называемая «пылевая ловушка» сразу за Юпитером дает простое объяснение, обнаружили исследователи. Когда Солнце было молодым, его окружал огромный диск из материала, в котором в конечном итоге сформировались планеты. Когда появился Юпитер со своей невероятной массой, он втянул в себя большую часть планетообразующего материала на своей орбите, создав разрыв в так называемом протопланетном диске. Побочным эффектом этого стало также создание кольца газа с более высоким давлением за пределами расчищенной им области, которое улавливало пылевые зерна, слипающиеся в гальку, которая в конечном итоге могла породить планетезимали.
В симуляциях, моделирующих как микроскопические столкновения частиц, так и крупномасштабные движения в протопланетном диске, исследователи продемонстрировали, что некоторые частицы могут оказаться в ловушке в определенных областях, например, рядом с Юпитером. Еще больше подчеркивая роль планеты, они также обнаружили, что она действовала как барьер для более крупных и прочных частиц, чем для более мелких. Всё это происходило в то время, как уже формирующиеся планетезимали впитывали часть свободно плавающего материала. Со временем эти конкурирующие процессы помогли создать планетезимали двух разных поколений. В первые 500 000 лет количество хрупких зерен уменьшалось, а затем снова возросло в течение следующего миллиона лет.
Эти выводы, если они подтвердятся, могут иметь более широкие последствия для нашего понимания эволюции Солнечной системы.
«Есть веские доказательства того, что пылевые ловушки были предпочтительным местом рождения планетезималей в нашей Солнечной системе», — сказала Дронжковска.
«Впервые нам удалось точно воспроизвести результаты лабораторных исследований метеоритов с помощью компьютерного моделирования ранней Солнечной системы», — добавил соавтор Торстен Кляйн, космохимик из Института Макса Планка. «Метеориты служат, так сказать, пробным камнем для теорий планетообразования».
Подробнее о космосе: Ученый предполагает, что 3I/ATLAS могла засеять жизнь, проносясь через нашу Солнечную систему