Найближчі до Сонця скелясті планети складаються з дуже різних матеріалів, ніж газові гіганти у зовнішній Сонячній системі. Це тому, що мільярди років тому наша дитяча сонячна система була розділена надвоє космічним воротарем, який заважав змішуватись матеріали у внутрішній та зовнішній областях.
Виявляється, що воротар був кільцем пилу та газу, згідно з новим дослідженням. Огорожа, або "Великий поділ", термін, придуманий авторами, зараз переважно порожній простір просто всередині орбіти Юпітера.
Близько двох десятиліть тому хіміки зрозуміли, що будівельні блоки планет - планетизималів астероїду або набагато менші «камінчики» - мають дуже різні склади залежно від їх віддаленості від сонця. Галька, яка створила зовнішні, або "ювілейні" планети, містила більш високі концентрації органічних молекул, таких як вуглець і летючі речовини, або льоди та гази, ніж ті, що створювали ближче до сонця "земні" планети, такі як Земля та Марс.
Але це було дивовижно, оскільки теорія передбачала, що галька із зовнішньої Сонячної системи повинна була спиратися до внутрішньої Сонячної системи через те, що називається «тягненням газу», або гравітаційним витяганням газу, що оточує молоде сонце.
До цього дослідження вчені думали, що "гравітаційна стінка, яка перешкоджає змішуванню між внутрішнім і зовнішнім диском нашої зародженої Сонячної системи, була Юпітером", - сказав старший автор Стівен Моджсіс, професор геохімії з університету Колорадо Боулдер. Мислення полягало в тому, що Юпітер настільки великий, а його гравітаційний потяг настільки сильний, що він обгризав дрібні камінчики, перш ніж вони могли потрапити до внутрішньої Сонячної системи.
Щоб перевірити цю теорію, Мойзсіс та головний автор Рамон Брассер, науковий співробітник Інституту науки Земля про життя Землі в Токійському технологічному інституті в Японії, створив комп’ютерні симуляції, які відтворили ріст ранньої Сонячної системи та планет всередині неї.
Моделювання показало, що Юпітер не міг рости досить швидко, щоб уникнути потрапляння всіх камінчиків, багатих вуглецем, на внутрішню сонячну систему. Насправді більшість камінчиків із зовнішньої Сонячної системи передавали прямо Юпітеру, що зростає.
"Юпітер є дуже неефективним воротарем", - сказав Мойзсіс в Live Science. "Це наче пористі прикордонники з зовнішньої сонячної системи затопили б внутрішню сонячну систему". Юпітер сам по собі пропустив би багато камінчиків, це означає, що планети у зовнішній та внутрішній Сонячній системі виявилися б подібними композиціями, додав він.
Натомість двоє вчених запропонували іншу теорію: на початку історії Сонячної системи могло існувати кільце або кілька кілець змінних смуг газу та пилу високого та низького тиску, що кружляють по Сонцю. Ці кільця заважали камінцям просуватися всередину. Вони ґрунтували свою гіпотезу на спостереженнях з великого міліметрового / субміліметрового масиву Atacama (ALMA) у Чилі, які показали, що приблизно у 2-х молодих зірок були навколо цих диків, що нагадують око.
Ці диски високого тиску могли захопити пил і змусити його накопичуватися в різні групи - одну, яка утворювала б Юпітер і Сатурн, а також іншу Землю і Марс, наприклад. Один з таких раковин міг перешкодити проникненню зовнішніх камінчиків у напрямку до сонця, створюючи Великий поділ, сказав Моджзіс. Незважаючи на це, це кільце не було б повністю запечатане. Це дозволило б вуглецевій гальці потрапити у внутрішню сонячну систему, створивши насіння для життя на Землі, додав він.
Це "цікава ідея", - сказав Мічіель Ламбрехтс, докторантура в Лундській обсерваторії в Швеції, яка не брала участь у дослідженні. "Однак, хоча автори представляють роботу, яка ілюструє виклик розщеплення внутрішніх і зовнішніх твердих водойм із зростаючим Юпітером, вони не складають аналогічно деталізованої моделі кільця".
Ця модель кільця повинна продемонструвати, як камінчики потрапляють у пастку і як планети в кінцевому підсумку ростуть у таких галькових пастках, додав він. До цього часу "залишається важко надати перевагу цій моделі кільця над іншими потенційними поясненнями".
Отримані результати були опубліковані сьогодні (13 січня) у журналі Nature Astronomy.
