Ещё задолго до того, как Земля обрела форму, её судьбу определила другая планета — Юпитер. Новое исследование показало, что именно гигант сыграл ключевую роль в архитектуре ранней Солнечной системы, создав в газопылевом диске пустоты, которые не позволили будущим строительным блокам планет упасть на Солнце. Работа, опубликованная в Science Advances, открывает новый взгляд на то, как возникли внутренние миры — от Меркурия до Марса.
Учёные из Университета Райса (США) разработали компьютерную модель, которая показала: когда Юпитер только начал формироваться, его быстро растущая масса нарушила движение газа и пыли, вращавшихся вокруг молодого Солнца. Это вмешательство изменило баланс сил в протопланетном диске и создало кольца и разрывы, которые навсегда изменили его структуру.
По словам специалистов, эти пустоты действовали как "гравитационные фильтры": они задерживали пылевые частицы, не позволяя им скатываться к Солнцу по спирали. Именно из этих частиц позже начали формироваться каменистые планеты — Земля, Венера и Марс.
"Юпитер не просто стал самой большой планетой — он задал архитектуру всей внутренней Солнечной системы", — заявил соруководитель исследования, профессор Андре Изидоро.
|
Этап |
До формирования Юпитера |
После появления Юпитера |
|
Движение пыли и газа |
Материал свободно стекал к Солнцу |
Поток прерван гравитацией планеты |
|
Формирование планет |
Равномерное распределение вещества |
Разделение на внутреннюю и внешнюю зоны |
|
Изотопный состав метеоритов |
Однородный |
Разделение на два типа (внутренний и внешний) |
|
Скорость образования тел |
Быстрая, но хаотичная |
Медленнее, но структурированно |
Ошибка: раньше считалось, что формирование планет происходило равномерно по всему диску.
Последствие: модели не могли объяснить различия в составе метеоритов и планет.
Альтернатива: учёт роли растущего Юпитера, создающего разрывы и барьеры в диске, что объясняет изотопные различия и временные задержки формирования.
А что если бы Юпитер не возник? Вероятно, Солнечная система выглядела бы совсем иначе. Без гравитационного "щита" огромного газового гиганта внутренняя область могла бы потерять материал, необходимый для образования Земли. В этом случае наша планета либо не возникла бы вовсе, либо стала бы маленьким безжизненным телом, подобным Меркурию.
Исследователи считают, что присутствие Юпитера стабилизировало орбиты будущих планет и защитило внутреннюю часть системы.
|
Плюсы |
Минусы |
|
Защитил внутренние планеты от падения в Солнце |
Затормозил приток вещества, ограничив массу планет |
|
Сформировал устойчивую структуру Солнечной системы |
Создал барьер для обмена материалами между зонами |
|
Обеспечил условия для формирования Земли |
Замедлил процесс образования внешних тел |
|
Способствовал появлению хондритовых метеоритов |
Усложнил динамику эволюции диска |
Одним из самых убедительных доказательств сценария стали изотопные сигнатуры в метеоритах. Исследователи нашли два чётких типа — внутренний и внешний, что указывает на существование барьера, созданного Юпитером.
"Наша модель связывает воедино две вещи, которые раньше, казалось, не укладывались в общую картину — изотопные отпечатки в метеоритах и динамику формирования планет", — отметил соруководитель проекта Байбхав Шривастава.
Именно эти данные помогают объяснить, почему некоторые метеориты, называемые хондритами, образовались миллионы лет позже первых твёрдых тел Солнечной системы. Юпитер, прервав поток материала, позволил "второму поколению" планетезималей появиться гораздо позже.
Почему Юпитер стал таким важным для Земли?
Его гравитация стабилизировала орбиты внутренних планет и предотвратила потерю материала, из которого они образовались.
Что такое планетезимали?
Это каменистые тела, из которых впоследствии формируются планеты. Они служат строительными блоками в ранней Солнечной системе.
Как связаны метеориты с Юпитером?
Из-за разделения диска метеориты из внутренней и внешней зон имеют разный изотопный состав, что является "подписью" влияния Юпитера.
Можно ли увидеть подобные процессы сегодня?
Да. Радиотелескоп ALMA в Чили наблюдает кольца и промежутки вокруг молодых звёзд — вероятно, там формируются свои "юпитеры".
Миф: Юпитер никак не влияет на внутренние планеты.
Правда: именно он создал условия, при которых Земля смогла сформироваться.
Миф: все планеты образуются одновременно.
Правда: данные показывают, что их формирование шло поэтапно, в зависимости от структуры диска.
Миф: кольца и промежутки в молодых системах случайны.
Правда: они появляются из-за растущих планет-гигантов, как когда-то в нашей системе.
Теории о роли Юпитера в формировании Земли существовали давно. Ещё в 1970-х астрономы предполагали, что газовый гигант влияет на стабильность орбит. Но только современные методы компьютерного моделирования позволили доказать, что Юпитер не просто "влиял" — он буквально "спроектировал" внутреннюю Солнечную систему.
Сегодня астрономы рассматривают эту модель как универсальную: подобные процессы, вероятно, происходят и вокруг других звёзд. Таким образом, исследование не только объясняет прошлое нашей планеты, но и помогает понять, где во Вселенной могут возникнуть другие "земли".