Астрономы обнаружили в космосе «фабрику планет», которая может объяснить происхождение причудливых метеоритов, разбросанных по Земле.
За пределами орбиты Юпитера скрывается кольцеобразная область, насыщенная газом и пылью, которая, возможно, служила местом зарождения так называемых планетезималов — массивных твердых масс длиной в милю, способных стать строительными блоками планет, — когда Солнечная система находилась в зачаточном состоянии.
Но это еще не все. В компьютерных симуляциях, описанных в новом исследовании, опубликованном в журнале The Astrophysical Journals , команда обнаружила, что в этом регионе также образуются планетезималы различного состава, что, возможно, делает его одним из наиболее влиятельных регионов формирования планет в астероидном поясе нашей звезды.
«Разные типы планетезималов, по-видимому, образовались в одном и том же регионе раннего пылевого и газового диска, но в разное время. Область непосредственно за орбитой Юпитера предоставила для этого отличные условия», — заявила в своем сообщении соавтор исследования Йоанна Дражковска, астрофизик из Института исследований Солнечной системы им. Макса Планка.
Загадка связана с классом планетезималов, называемых углеродистыми хондритами, которые образовались примерно через два-четыре миллиона лет после того, как Солнечная система впервые сформировалась. Хотя считается, что большинство планетезималов были выброшены по мере созревания Солнечной системы, их следы сохранились в виде фрагментов метеоритов, которые часто бомбардируют нашу планету, и именно более редкие и необычно тяжелые по содержанию углерода — упомянутые выше хондриты — представляют наибольший интерес. Они состоят из отдельных пылевых зерен, но соотношение этих зерен резко меняется со временем: одно поколение состоит из заметно рыхлых зерен, а другие — из более прочных. Какой регион мог сформировать такое разнообразие планетезималов за короткий промежуток времени, оставалось неизвестным.
Исследователи обнаружили, что так называемая «пылевая ловушка» чуть дальше Юпитера дает простое объяснение. Когда Солнце было молодым, оно было окружено огромным диском вещества, в котором в конечном итоге образовались планеты. Когда Юпитер приблизился к Солнцу со своей невероятной массой, он поглотил большую часть вещества, из которого формировались планеты, вокруг своей орбиты, создав разрыв в так называемом протопланетном диске. Следствием этого стало также создание кольца газа более высокого давления за пределами области, которую он очистил, захватывая пылевые частицы, которые слипались в камешки, из которых в конечном итоге могли образоваться планетезималы.
В ходе моделирования как микроскопических столкновений частиц, так и крупномасштабных движений в протопланетном диске исследователи продемонстрировали, что некоторые частицы могут застревать в определенных областях, например, вблизи Юпитера. Подчеркивая роль планеты, они также обнаружили, что она действует как барьер для более крупных и прочных частиц, чем для более мелких. Все это происходило по мере того, как уже формирующиеся планетезималы поглощали часть свободно плавающего материала. Со временем эти два противоборствующих процесса способствовали созданию планетезималов двух разных поколений. В первые 500 000 лет количество рыхлых зерен уменьшилось, а затем увеличилось в течение следующего миллиона лет.
Если эти выводы подтвердятся, они могут иметь более широкие последствия для нашего понимания эволюции Солнечной системы.
«Есть убедительные доказательства того, что пылевые ловушки были предпочтительным местом зарождения планетезималов в нашей Солнечной системе», — сказала Дражковска.
«Впервые нам удалось точно воспроизвести результаты лабораторных исследований метеоритов с помощью компьютерного моделирования ранней Солнечной системы», — добавил соавтор Торстен Кляйне, космохимик из Института Макса Планка. «Метеориты служат, так сказать, эталоном для теорий формирования планет».
Еще немного о космосе: ученый предполагает, что космический аппарат 3I/ATLAS, проносясь сквозь Солнечную систему, мог заложить основы жизни.