Молодой Юпитер мог перекроить всю Солнечную систему

Новое исследование Университета Райса показывает, что Юпитер кардинально изменил раннюю Солнечную систему. Согласно исследованию, гигантская планета создала кольца и широкие разрывы в протопланетном диске, что помогло решить давнюю загадку: почему многие примитивные метеориты сформировались на несколько миллионов лет позже самых первых твёрдых материалов. Работа основана на гидродинамических моделях роста Юпитера в сочетании с симуляциями, отслеживающими эволюцию пыли и молодых планет. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.

Используя передовые компьютерные симуляции, планетологи Андре Изидоро и Байбхав Шривастава обнаружили, что быстрое раннее расширение Юпитера нарушило диск газа и пыли, окружавший молодое Солнце. Сильное гравитационное притяжение планеты создало рябь по всему диску, вызвав «космические пробки», которые мешали мелким частицам падать на Солнце. Вместо этого эти частицы накапливались в плотных полосах, позволяя им сливаться в планетезимали — твёрдые предшественники планет.

Ключевой вывод исследования заключается в том, что планетезимали, формировавшиеся в этих полосах, не были первоначальными строительными блоками Солнечной системы. Они принадлежали к более позднему поколению и сформировались в период, соответствующий рождению многих хондритов — класса каменных метеоритов, содержащих химические и хронологические подсказки из самой ранней эпохи Солнечной системы.

«Хондриты — это как капсулы времени с рассвета Солнечной системы, — сказал Изидоро. — Загадка всегда была в том, почему некоторые из этих метеоритов сформировались так поздно, через 2–3 миллиона лет после первых твёрдых тел? Наши результаты показывают, что сам Юпитер создал условия для их запоздалого рождения».

Исследование также проливает свет на другую загадку: почему Земля, Венера и Марс обращаются на расстоянии около 1 астрономической единицы от Солнца, а не движутся по спирали внутрь, что является обычным исходом во многих планетных системах у других звёзд. Блокируя внутренний поток газа, Юпитер предотвратил миграцию молодых планет к Солнцу. В результате эти миры остались в зоне земной группы, где в конечном итоге сформировались Земля и её соседние планеты.

«Юпитер не просто стал самой большой планетой — он установил архитектуру для всей внутренней Солнечной системы, — сказал Изидоро. — Без него у нас, возможно, не было бы Земли в том виде, в каком мы её знаем».

Выводы команды согласуются с моделями колец и разрывов, которые теперь наблюдаются в дисках молодых звёздных систем с помощью телескопа ALMA в Чили. Эти структуры показывают, как формирующиеся планеты-гиганты могут изменять своё окружение.