Міжнародна група дослідників (Оксфордський університет, Мюнхенський університет Людвіґа-Максиміліана, Швейцарська вища технічна школа Цюриха, Баварський інститут геології Байройтського університету та Цюрихський університет) виявила, що процес формування ранньої Сонячної системи в два етапи дає змогу пояснити хронологію та розділення вмісту летких речовин та ізотопів у внутрішній і зовнішній частинах нашої планетної системи. Результати дослідження оприлюднив 22 січня 2021 р. журнал Science.
У статті науковці викладають нову теоретичну базу для пояснення процесу формування та будови Сонячної системи, що дає змогу пояснити кілька фундаментальних особливостей планет земної групи (таких як Земля, Венера та Марс), зовнішньої Сонячної системи (наприклад, Юпітера) та складу астероїдів і метеороїдів. Нове дослідження засноване на недавніх досягненнях астрономії (дані спостережень екзопланетних систем на етапі їх формування) та метеоритів — лабораторних експериментів та аналізу вмісту ізотопів, заліза, а також вмісту води в метеоритах.
Запропонована комбінація астрофізичних та геофізичних явищ під час найпершої фази формування Сонця та Сонячної системи може пояснити, чому її внутрішні планети малі та сухі з невеликою масою води, тоді як зовнішні планети більші й містять багато води. Формування планет у два окремі етапи дає змогу пояснити також будову метеоритів. Внутрішні землеподібні протопланети сформувалися рано і нагрівались через сильний радіоактивний розпад. Це позбавило їх великої частини води (висушило) і спричинило до розподілу на внутрішні сухі та зовнішні шари з вмістом води.
Чисельні експерименти, виконані міждисциплінарною групою науковців, показали: ранній початок процесу акреції (скупчування) речовини і його відносно велика тривалість у внутрішній Сонячній системі, як і більш пізній початок цього процесу та його більш швидкий перебіг у разі формування зовнішніх планет Сонячної системи, можна пояснити двома різними епохами формування планетезималей, будівельних блоків планет. Недавні спостереження за протопланетними дисками показали, що в середній частині площини цих дисків, де власне й утворюються планети, може бути відносно низький рівень турбулентності. За таких умов взаємодія між пиловими частинками, що містяться в газовому диску, і водою у тій його частині, де вона переходить зі стану газу в лід (лінія снігу, the snow line), може спричинити утворення планетезималей у внутрішній Сонячній системі раніше, ніж у зовнішній.
Два різні епізоди формування популяцій планетезималей, які надалі накопичують матеріал з навколишнього диска та шляхом взаємних зіткнень, спричиняють різні геофізичні умови внутрішньої еволюції протопланет. Доктор Тім Ліхтенберґ (Tim Lichtenberg) з кафедри фізики атмосфери, океану та планет Оксфордського університету і головний автор дослідження зазначає: «Різні інтервали часу формування цих планетезимальних популяцій означають, що їх внутрішня теплова машина на основі радіоактивного розпаду істотно відрізнялася. Планетезималь з внутрішньої Сонячної системи сильно нагрілася, що уможливило появу магми, швидкого формування залізного ядра та спричинило втрату початкового вмісту летких речовин. Усе це, зрештою, привело до утворення планети з твердою поверхнею. Для порівняння, планетезималі в зовнішній Сонячній системі утворилися пізніше і, отже, зазнали значно меншого внутрішнього нагріву, а тому не мали таких умов для формування залізного ядра і втрати летких речовин.
«Внутрішня Сонячна система, що сформувалася рано і втратила більшість води, та сформована пізніше зовнішня Сонячна система з великою кількістю води, виникли внаслідок двох різних еволюційних шляхів на дуже ранньому етапі історії походження нашої планетної системи. Це відкриває нові шляхи для розуміння появи найдавніших атмосфер землеподібних планет та місця Сонячної системи серед екзопланетних систем в Галактиці».
За інф. з сайту www.eurekalert.org
