Новое исследование Университета Райса предполагает, что гигантская планета Юпитер кардинально изменила раннюю Солнечную систему, образовав кольца и промежутки, которые в конечном итоге объясняют одну из самых давних загадок планетологии: почему многие примитивные метеориты образовались спустя миллионы лет после появления первых твёрдых тел.
Исследование
Исследование, в котором объединены гидродинамические модели роста Юпитера с симуляциями эволюции пыли и формирования планет, [опубликовано](https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ady4823) в Science Advances.
С помощью современных компьютерных симуляций планетологи Андре Изидоро и Байбхав Шривастава обнаружили, что быстрый рост Юпитера в начале его существования дестабилизировал окружающий Солнце диск газа и пыли. Гравитация планеты вызвала рябь в диске новорождённой Солнечной системы, создав «космические заторы», которые препятствовали падению мелких частиц на Солнце. Вместо этого частицы собирались в плотные полосы, где они могли слипаться в планетезимали — каменистые зародыши планет.
Удивительный поворот
Удивительный поворот заключается в том, что планетезимали, образовавшиеся в этих полосах, не были первоначальными строительными блоками Солнечной системы. Вместо этого они представляют собой второе поколение, появившееся позже в истории системы. Их рождение совпадает с рождением многих хондритов — семейства каменных метеоритов, которые сохраняют химические и хронологические подсказки из младенчества Солнечной системы.
«Хондриты подобны капсулам времени с рассвета Солнечной системы, — сказал Изидоро, доцент кафедры наук о Земле, окружающей среде и планетах в Райсе. — Они падали на Землю миллиарды лет, учёные собирают и изучают их, чтобы разгадать загадки нашего космического происхождения. Тайна всегда заключалась в том, почему некоторые из этих метеоритов образовались так поздно, через два-три миллиона лет после появления первых твёрдых тел? Наши результаты показывают, что Юпитер сам создал условия для их позднего рождения».
Значимость хондритов
Хондриты особенно важны, поскольку это одни из самых примитивных материалов, доступных науке. В отличие от метеоритов из первого поколения строительных блоков, которые расплавились, дифференцировались и потеряли свой первоначальный характер, хондриты сохраняют первозданную пыль Солнечной системы и крошечные расплавленные капли, называемые хондрами. Их позднее формирование озадачивало учёных десятилетиями.
«Наша модель связывает воедино две вещи, которые раньше не сочетались — изотопные отпечатки в метеоритах, которые бывают двух видов, и динамику формирования планет», — сказал Шривастава, аспирант, работающий в лаборатории Изидоро. «Юпитер вырос рано, открыл промежуток в газовом диске, и этот процесс защитил разделение между материалом внутренней и внешней Солнечной системы, сохранив их отдельные изотопные сигнатуры. Это также создало новые регионы, где планетезимали могли образоваться гораздо позже».
Исследование также помогает объяснить
Исследование также помогает объяснить ещё одну загадку Солнечной системы: почему Земля, Венера и Марс сгруппированы примерно в одной [астрономической единице](https://phys.org/tags/astronomical+unit/) от Солнца, а не закручиваются внутрь, как это происходит во многих внесолнечных планетарных системах. Юпитер перекрывает поток газового материала к внутренней Солнечной системе, подавляя миграцию молодых планет внутрь. Вместо того чтобы устремиться к Солнцу, эти растущие миры оставались в ловушке в земной области, где в конечном итоге сформировались Земля и её соседи.
«Юпитер не просто стал самой большой планетой — он задал архитектуру всей внутренней Солнечной системы», — сказал Изидоро. «Без него у нас не было бы Земли в том виде, в каком мы её знаем».
Выводы согласуются с поразительными кольцевыми и промежуточными структурами, которые астрономы наблюдают в молодых звёздных системах с помощью телескопа Атакамской большой миллиметровой/субмиллиметровой матрицы (ALMA) — самой сложной астрономической обсерватории, когда-либо построенной на Земле и расположенной в северном Чили.
«Глядя на эти молодые диски, мы видим начало формирования гигантских планет и изменение их среды обитания, — сказал Изидоро. — Наша собственная Солнечная система не была исключением. Ранний рост Юпитера оставил отпечаток, который мы всё ещё можем прочитать сегодня, запертый внутри метеоритов, падающих на Землю».
Предоставлено Университетом Райса.