Ученые из Хьюстона рассказали, почему Земля и другие планеты умудрились не сгореть в недрах молодого Солнца

В первые миллионы лет существования Солнечной системы ее будущее было очень неопределенным. Если честно, то оно, в общем-то, висело на волоске. Юное Солнце вытягивало своей чудовищной гравитацией газ и пыль из протопланетного диска, окружавшего звезду. По расчетам астрономов, молодое светило вполне могло поглотить все вещество в окрестностях, и тогда для будущих планет, в том числе и для Земли, не осталось бы строительного материала. К счастью, этот кошмарный для всех сценарий так и не воплотился в жизнь. Но почему?

Наш гравитационный «отец»

Команда астрофизиков под руководством Андре Изидоро из университета Райса (Хьюстон, США) создало специальную компьютерную модель, дабы понять, что же творилось вокруг Солнца на заре его существования. Оказывается, у нашей звезды внезапно появился очень серьезный соперник. Стремительный рост Юпитера в корне изменил все расклады в формирующейся Солнечной системе.

Ученые выяснили, что мощное притяжение молодого газового гиганта создало волны в протопланетном диске. Если проводить аналогии, это было похоже на круги от камня, брошенного в спокойный пруд. Эти «гравитационные борозды» сформировали четкие кольца и промежутки, которые стали естественными барьерами. Они эффективно тормозили поток газа к центру системы, создавая уникальные зоны скопления вещества.

Надо сказать, что подобные кольцевые структуры астрономы время от времени наблюдают и в других звездных системах. Телескоп ALMA регулярно фиксирует протопланетные диски с темными промежутками вокруг молодых звезд, например, у звезды HL Тельца. Ученые считают, что такие разрывы, и являются следствием формирования планет-гигантов, которые «зачищают» свои орбиты.

Колыбель жизни в кольцах пыли

Именно в этих плотных кольцах, созданных гравитацией Юпитера, начали скапливаться мельчайшие частицы пыли. Исследователи подчеркивают: без этого гравитационного «забора» частицы продолжили бы свое движение к Солнцу и были бы им поглощены. Вместо этого у них появилось время и возможность сталкиваться и слипаться, формируя все более крупные объекты. Так появились планетезимали — кирпичики, из которых позже сформировались Земля, Венера и Марс.

Когда Юпитер перешагнул критический порог массы, его гравитация окончательно разделила протопланетный диск на две изолированные области: внутреннюю и внешнюю. Обмен веществ между ними прервался. Именно это фундаментально разделение и объясняет происхождение двух типов метеоритов с различным изотопным составом, находимых на Земле. Это как раз и выяснили ученые из Хьюстона.

Долгое время для ученых оставалось загадкой, почему метеориты, падающие на Землю, четко делятся на две группы. Причем в каждой — свой изотопный состав. Было понятно, что одни происходили из внутренней, а другие — из внешней области Солнечной системы. Однако существующие модели формирования планет не могли убедительно объяснить, почему это разделение так ярко выражено и сохранилось до наших дней.

Интересно, что планетезимали, родившиеся в той далекой эпохе, до сих пор падают на Землю в виде хондритных метеоритов. Название этих космических объектов связано с тем, что они содержат хондры — древнейшие капли расплавленного вещества. Их возраст примерно равен 4,6 млрд лет. И это делает космические камни ровесниками самой Солнечной системы.

Разгадка древней тайны

Новое исследование показывает, что роль Юпитера не ограничилась перераспределением вещества в пространстве. Гигант фактически стал «режиссером» хронологии рождения Солнечной системы. Согласно расчетам, созданный им гравитационный барьер не только разделил протопланетный диск, но и запустил отсроченный механизм формирования планет. Ограничив приток вещества во внутреннюю область, Юпитер вызвал своеобразную «вторую волну» космического строительства, в ходе которой образовалась новая популяция планетезималей.

Эта поздняя «стройка» и стала источником хондритов — тех самых древнейших метеоритов. Таким образом, загадка, почему эти обломки появились на два–три миллиона лет позже первых твердых тел в Солнечной системе, получила изящное объяснение. Их происхождение напрямую связано с ростом Юпитера, который отсрочил их формирование.

Как подчеркивает Байбхав Сривастава, один из авторов научной работы, опубликованной недавно на портале science.org, новая модель «связывает две несостыковки — химические следы в метеоритах и динамику формирования планет». Кроме того, компьютерное моделирование показало, что гравитационные «борозды» от Юпитера являются почти копией колец, которые сегодня телескоп ALMA видит вокруг других молодых звезд. Это доказывает, что наш Юпитер — не уникальное явление, а типичный «архитектор» планетных систем.



Стоит отметить, что Юпитер и сегодня действует как своеобразный щит, защищающий Землю и остальные внутренние планеты. Его гравитация перехватывает или изменяет орбиты многих комет и астероидов из внешней части Солнечной системы (Пояса Койпера и Облака Оорта). Таким образом, снижается потенциально опасное количество опасных для Земли и ее обитателей столкновений.

Открытие ученых из Хьюстона рисует картину, в которой Юпитер выступает не просто соседом по Солнечной системе, а ее архитектором и хранителем. Именно его гравитация создала безопасные «колыбели», в которых родились планеты земной группы и сложился их основной химический состав.

Но чем больше открытий делают современные ученые, тем больше возникает затем новых вопросов. Насколько типичен такой сценарий для Вселенной? Все ли газовые гиганты играют столь важную роль в формировании каменных планет в своих системах, и всегда ли их влияние столь благотворно? Астрономы очень надеются, что ответы на эти вопросы будут найдены при изучении тысяч других миров, разбросанных по Млечному пути.