Четыре с половиной миллиарда лет назад Юпитер быстро вырос до своих огромных размеров
Его мощное гравитационное притяжение нарушило орбиты небольших скалистых и ледяных тел, похожих на современные астероиды и кометы, называемые планетезималями. Это привело к тому, что они сталкивались друг с другом на таких высоких скоростях, что содержащиеся в них камни и пыль расплавлялись при ударе и создавали плавающие капли расплавленной породы, или хондрулы, которые мы находим в метеоритах сегодня.
Учёные из Университета Нагоя в Японии и Итальянского национального института астрофизики (INAF) впервые определили, как образовались эти капли, и точно датировали формирование Юпитера на основе своих выводов
Их исследование, опубликованное в Scientific Reports, показывает, как характеристики хондрул, особенно их размеры и скорость охлаждения в космосе, определяются водой, содержащейся в сталкивающихся планетезималях. Это объясняет то, что мы наблюдаем в образцах метеоритов, и доказывает, что формирование хондрул было результатом формирования планет.
Хондрулы, небольшие сферы шириной примерно 0,1–2 миллиметра, были включены в астероиды по мере формирования Солнечной системы
Миллиарды лет спустя куски этих астероидов откололись и упали на Землю в виде метеоритов. То, как хондрулы приобрели свою круглую форму, озадачивало учёных на протяжении десятилетий.
«Когда планетезимали сталкивались друг с другом, вода мгновенно превращалась в расширяющийся пар. Это было похоже на крошечные взрывы и разбивало расплавленную силикатную породу на крошечные капли, которые мы видим в метеоритах сегодня», — объяснил соавтор исследования профессор Син-ити Сироно из Высшей школы наук о Земле и окружающей среде Университета Нагоя.
«Предыдущие теории формирования не могли объяснить характеристики хондрул без очень специфических условий, в то время как эта модель требует условий, которые естественным образом возникли в ранней Солнечной системе, когда родился Юпитер», — добавил он.
Исследователи разработали компьютерное моделирование роста Юпитера и проследили, как его гравитация вызывала высокоскоростные столкновения между скалистыми и богатыми водой планетезималями в ранней Солнечной системе.
«Мы сравнили характеристики и обилие смоделированных хондрул с данными о метеоритах и обнаружили, что модель спонтанно генерировала реалистичные хондрулы. Модель также показывает, что производство хондрул совпадает с интенсивным накоплением Юпитером туманного газа для достижения его огромных размеров. Поскольку данные о метеоритах говорят нам, что пик формирования хондрул произошёл через 1,8 миллиона лет после начала формирования Солнечной системы, это также время, когда родился Юпитер», — сказал доктор Диего Туррини, соавтор исследования и старший научный сотрудник Итальянского национального института астрофизики (INAF).
Это исследование даёт более чёткое представление о том, как формировалась наша Солнечная система. Однако процесс производства хондрул, начавшийся с формирования Юпитера, был слишком коротким, чтобы объяснить, почему мы находим хондрулы разного возраста в метеоритах. Наиболее вероятное объяснение состоит в том, что другие гигантские планеты, такие как Сатурн, также запускали формирование хондрул, когда они родились.
Изучая хондрулы разного возраста, учёные могут отследить порядок рождения планет и понять, как наша Солнечная система развивалась с течением времени. Исследование также предполагает, что такие бурные процессы формирования планет могут происходить вокруг других звёзд и даёт представление о том, как развивались другие планетные системы.
Предоставлено Университетом Нагоя.