Науковці знайшли планету, яка вплинула на формування Землі та всієї Сонячної системи

Виявилося, що швидке зростання Юпітера створило кільця та проміжки в диску газу й пилу навколо Сонця, що пояснює, чому багато примітивних метеоритів утворилися мільйонами років пізніше за перші тверді тіла, а Земля, Венера та Марс залишилися на своїх орбітах, розповідає Mirage.

Як Юпітер вплинув на формування планет земної групи?

Планетологи Андре Ізідоро та Байбхав Шрівастава з Університету Райса провели масштабне комп'ютерне моделювання, поєднавши гідродинамічні моделі зростання Юпітера з симуляціями еволюції пилу та формування планет. Результати дослідження опубліковані в журналі Science Advances.

Науковці встановили, що стрімке раннє зростання Юпітера дестабілізувало диск газу та пилу навколо молодого Сонця. Потужна гравітація планети створила хвилі, які пройшли крізь диск новонародженої Сонячної системи, утворивши свого роду "космічні затори".

Ці процеси перешкоджали малим частинкам падати на Сонце по спіралі. Натомість частинки скупчувалися в щільні смуги, де могли злипатися в планетезималі – кам'янисті зародки майбутніх планет.

Несподіваним відкриттям стало те, що планетезималі, сформовані в цих смугах, не були оригінальними будівельними блоками Сонячної системи. Вони представляють друге покоління, яке народилося пізніше в історії системи. Їхнє виникнення збігається з утворенням багатьох хондритів – родини кам'янистих метеоритів, які зберегли хімічні та хронологічні докази з раннього періоду існування Сонячної системи.

Хондрити схожі на капсули часу з часів світанку Сонячної системи. Вони падали на Землю протягом мільярдів років, де вчені збирають і досліджують їх, щоб розкрити таємниці нашого космічного походження.

Загадка полягала в тому: чому деякі з цих метеоритів утворилися так пізно, через 2–3 мільйони років після появи перших твердих тіл?

Наші результати показують, що саме Юпітер створив умови для їхнього відкладеного народження,
– пояснює Ізідоро, доцент кафедри наук про Землю, навколишнє середовище та планети в Університеті Райса.

Хондрити мають особливе значення, оскільки вони належать до найпримітивніших матеріалів, доступних науці. На відміну від метеоритів першого покоління будівельних блоків, які розплавилися, диференціювалися та втратили свій оригінальний характер, хондрити зберегли первісний пил Сонячної системи та крихітні розплавлені краплі, звані хондрами. Їхнє пізнє формування бентежило вчених протягом десятиліть.

"Наша модель поєднує дві речі, які раніше не підходили одна до одної – ізотопні відбитки в метеоритах, які мають два різновиди, та динаміку формування планет", – зазначає Шрівастава, аспірант лабораторії Ізідоро.

Виявилося, що Юпітер виріс рано, відкрив проміжок у газовому диску, і цей процес захистив поділ між матеріалом внутрішньої та зовнішньої Сонячної системи, зберігши їхні відмінні ізотопні сигнатури. Він також створив нові регіони, де планетезималі могли формуватися значно пізніше.

Земля могла виглядати зовсім інакше, якби не Юпітер

Науковці давно цікавилися тим, чому Земля, Венера та Марс зосереджені на відстані близько 1 астрономічної одиниці від Сонця, замість того щоб рухатися по спіралі всередину, як це відбувається в багатьох позасонячних планетних системах.

Швидше за все Юпітер перекрив потік газового матеріалу до внутрішньої частини Сонячної системи, пригнічуючи міграцію молодих планет всередину. Замість того щоб падати до Сонця, ці зростаючі світи залишалися в пастці в земному регіоні, де зрештою сформувалися Земля та її сусіди.

Юпітер не просто став найбільшою планетою – він визначив архітектуру всієї внутрішньої Сонячної системи. Без нього ми могли б не мати Землі в тому вигляді, в якому ми її знаємо,
– наголосив Ізідоро.

Висновки узгоджуються з вражаючими структурами кілець та проміжків, які астрономи зараз спостерігають у молодих зоряних системах за допомогою телескопа Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) – найскладнішої астрономічної обсерваторії, коли-небудь побудованої на Землі, розташованої на півночі Чилі.

"Дивлячись на ті молоді диски, ми бачимо початок формування гігантських планет та зміну їхнього середовища народження", – зазначає Ізідоро.

За словами науковця, наша власна Сонячна система не відрізнялася. Раннє зростання Юпітера залишило сигнатуру, яку ми все ще можемо прочитати сьогодні, заблоковану всередині метеоритів, що падають на Землю.