В молодой Солнечной системе пыль и мелкие частицы в газовом диске постепенно сталкивались и слипались, образуя все более крупные тела, из которых позже сложились планеты. Новое исследование показывает, что один из главных «цехов» по производству этих строительных блоков располагался как раз за орбитой Юпитера.
За орбитой Юпитера образовалась кольцеобразная область высокого давления газа. В этой «пылевой ловушке» за несколько миллионов лет сформировались планетезималы различного состава. (Фото: MPS / hormesdesign.de)
Исследователи из Института исследований Солнечной системы Общества Макса Планка (Max Planck Institute for Solar System Research, MPS) в Германии проанализировали эпоху, когда Солнечной системе было от двух до четырех миллионов лет. К тому времени Юпитер уже собрал вокруг себя часть материала, разорвав общий диск газа и пыли и создав зону с повышенным давлением непосредственно за своей орбитой. Это кольцо действовало как «ловушка» для пыли и более крупных комкам, задерживая их и создавая условия, при которых мелкие частицы накапливались и превращались в тела среднего размера — так называемые планетезималы, которые в дальнейшем могли складываться уже в полноценные планеты или их ядра.
С помощью компьютерного моделирования команде удалось показать, что в этой области за примерно два миллиона лет образовались планетезималы с разным составом. В одном и том же регионе формировались более хрупкие тела, состоящие из рыхлого пылевого материала, и более прочные, возникшие из более плотных, нагретых сгустков. По мере того как Юпитер отфильтровывал частицы разных размеров, пропорции двух типов вещества изменялись, что привело к появлению нескольких поколений планетезималов с разными характеристиками.
Результаты моделирования сопоставили с данными по углеродистым хондритам — богатым углеродом метеоритам, образовавшимся за пределами Юпитера. Эти фрагменты делят на шесть групп по возрасту и составу; в новых расчетах две из них отвечают двум типам вещества, доминировавшим на разных этапах. Ученые предполагают, что за раннюю Солнечную систему в той же пылевой ловушке могли возникать и другие типы метеоритов, а не только углеродистые хондриты.
Моделирование выявило, что в первые 500 000 лет количество мелкозернистого, хрупкого материала уменьшилось, а затем в течение следующего миллиона лет снова выросло. В более поздний период появились две отдельные группы планетезималов: одна из хрупкого вещества, другая — из более устойчивого. Именно такой сценарий, по мнению авторов, лучше объясняет разнообразие состава обнаруженных на Земле метеоритов и показывает, что область за Юпитером работала как мощная «фабрика», изготавливающая планетарный материал.
