Вчені кажуть, що форма Сонячної системи різко змінилася

До того, як він утворив сплюснутий диск, розподіл пилу та каміння мав більше спільного з пончиком, ніж з млинцем. До такого висновку дійшли вчені після вивчення залізних метеоритів із зовнішньої частини Сонячної системи, виявивши, що їх можна пояснити, лише якщо форма Сонячної системи колись була тороїдальною. Це інформація, яка може допомогти нам інтерпретувати інші планетарні системи, що виникають, і визначити порядок їх збирання.

Формування планетної системи навколо зірки починається в молекулярній хмарі газу та пилу, що дрейфує в космосі. Якщо частина хмари стане досить щільною, вона зруйнується під дією власної сили тяжіння, обертаючись у ході руху, ставши насінням новонародженої зірки. Обертаючись, речовина в навколишній хмарі втягується в круговий диск, який подається в протозірку.

Усередині цього диска утворюються менші згустки, які стають протопланетними насінням, які або продовжують рости в повноцінні планети, або – що здається набагато частіше – зупиняють свій розвиток, залишаючись меншим об’єктом, як астероїд. Ми неодноразово бачили ці диски навколо інших зірок із проміжками, вирізаними планетами, що вдихають пил під час руху. Але залізні метеорити, знайдені тут, у нашій Сонячній системі, розповідають іншу частину історії.

За словами групи дослідників під керівництвом планетолога Бідонг Чжана з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі, склад астероїдів у зовнішній частині Сонячної системи вимагає, щоб хмара матеріалу мала форму бублика, а не серії концентричних кілець у плоскому диску. Це свідчить про те, що перші етапи злиття системи є тороїдальними.

Залізні метеорити, про які йде мова – уламки каміння, які пройшли свій довгий шлях до Землі із зовнішньої частини Сонячної системи – містять більше тугоплавких металів, ніж ті, що знаходяться у внутрішній частині Сонячної системи. Це такі метали, як платина та іридій, утворення яких може відбуватися лише в дуже гарячому середовищі, наприклад поблизу зірки, що формується.

Це викликає певний розпік, оскільки ці метеорити прийшли не з внутрішньої частини Сонячної системи, а із зовнішньої, що означає, що вони, мабуть, утворилися поблизу Сонця та рухалися назовні, коли протопланетний диск розширювався. Згідно з моделюванням, проведеним Чжаном і його колегами, ці залізні об’єкти не змогли б подолати проміжки в протопланетному диску.

Згідно з їхніми розрахунками, міграція могла відбутися найлегше, якби протопланетна структура мала тороїдальну форму. Це призвело б до того, що об’єкти, багаті металом, перемістилися б на зовнішні межі формування Сонячної системи. Потім, коли диск охолонув і планети почали формуватися, нездатність каменів переміщатися через прогалини в диску діяла б як дуже ефективний паркан, утримуючи їх від міграції назад до Сонця під дією сили тяжіння.

«Коли Юпітер сформувався, він, швидше за все, відкрив фізичну щілину, яка захопила іридій і платинові метали на зовнішньому диску та не дала їм впасти на Сонце», — каже Чжан. «Пізніше ці метали були включені в астероїди, які утворилися на зовнішньому диску. Це пояснює, чому метеорити, утворені на зовнішньому диску – вуглецеві хондрити та залізні метеорити вуглецевого типу – мають набагато більший вміст іридію та платини, ніж їхні аналоги у внутрішньому диску».

Дивовижно, чого можна навчитися зі шматка металевої породи без кісточок. Дослідження опубліковано в Proceedings of the National Academy of Sciences.