|
Недалеко от Юпитера наши рой метеоритов
|
|
|
|
Когда формировалась Солнечная система, вокруг молодого солнца вращался диск из газа и пыли. В течение миллионов лет пыль постепенно собиралась в комки, образуя километровые глыбы, известные как планетезимали. Некоторые из них превратились в планеты, в то время как остальные считаются предшественниками современных астероидов. Исследователи предполагают, что это развитие происходило не линейно, поскольку различные стадии развития планетезималей происходили одновременно, и не каждая область диска предлагала благоприятные "стартовые условия" для планетезималей.
|
|
|
|
В своем текущем исследовании, опубликованном сегодня в журнале The Astrophysical Journal, исследователи из Института исследований Солнечной системы имени Макса Планка (MPS) в Германии идентифицируют кольцеобразную область сразу за орбитой Юпитера как не только эффективную, но и "плюрипотентную" среду размножения планетезималей. Компьютерное моделирование впервые показало, что в течение двух миллионов лет там формировались планетезимали с очень разным составом.
|
|
|
|
"Различные типы планетезималей, по-видимому, сформировались в одной и той же области раннего пылегазового диска, только в разное время. В регионе, расположенном недалеко от орбиты Юпитера, были созданы отличные условия для этого", - сказала Джоанна Ажковска, руководитель группы Лиз Мейтнер по изучению формирования планет.
|
|
|
|
Исследователи сосредоточились на периоде примерно между двумя и четырьмя миллионами лет после рождения Солнечной системы. К этому времени Юпитер уже собрал все вещество в своих окрестностях, образовав брешь в газопылевом диске вдоль своей орбиты.
|
|
|
|
|
|
|
Согласно современным представлениям, непосредственно за пределами орбиты астероида образовалась кольцеобразная область повышенного давления газа. Это привело к накоплению такого количества пыли, что она превратилась в небольшие скопления вещества, известные как галька. Уже было известно, что галька может превращаться в планетезимали в такой пылеуловитель на очень ранней стадии. Однако было неясно, может ли этот процесс в течение длительного периода времени приводить к образованию тел с очень разным составом.
|
|
|
|
Новое исследование показывает, что различные популяции планетезималей могут формироваться в пылевых ловушках на протяжении миллионов лет. Таким образом, результаты впервые устанавливают связь с определенными группами метеоритов.
|
|
|
|
"Впервые нам удалось точно воспроизвести результаты лабораторных исследований метеоритов с помощью компьютерного моделирования ранней солнечной системы. Метеориты служат, так сказать, пробным камнем для теорий формирования планет", - сказал директор MPS и космохимик Торстен Кляйн.
|
|
|
|
Метеориты - это обломки горных пород из космоса, которые упали на Землю. Большинство из них являются фрагментами планетезималей и практически не изменились с момента своего образования. Как показывают лабораторные исследования, углистые хондриты, каменные метеориты, которые особенно богаты углеродом, вероятно, сформировались за пределами орбиты Юпитера именно в течение моделируемого периода времени.
|
|
|
|
Основываясь на возрасте и составе, исследователи выделяют шесть групп углеродистых хондритов. В то время как некоторые из них состоят почти исключительно из мелкозернистого материала и рассыпаются при малейшем прикосновении, другие значительно более прочные. Внедренные в мелкозернистый материал, они содержат включения, которые видны невооруженным глазом в различных пропорциях.
|
|
|
|
В ходе своего моделирования исследователи смогли воспроизвести возраст и состав шести групп углеродистых хондритов. Согласно расчетам, мелкозернистый материал и включения соответствуют двум типам материалов, которые существовали в ранней Солнечной системе: хрупкой, рассыпчатой пыли и небольшим скоплениям более стабильного материала. Последние сформировались в начале существования Солнечной системы в некоторых местах под воздействием тепла, а затем рассеялись.
|
|
|
|
"Для нашего моделирования было крайне важно смоделировать поведение и взаимодействие обоих материалов как в малых, так и в больших масштабах", - сказала Нерея Гуррутсага, аспирантка MPS и первый автор статьи.
|
|
|
|
Таким образом, модели учитывают столкновения отдельных частиц (и, как следствие, их разрушение или слипание), а также их перемещение и концентрацию в пределах всего обширного газового диска. Например, частицы обоих типов притягиваются из внешней части Солнечной системы к Солнцу, хотя и с разной скоростью. Орбита Юпитера служит более эффективным барьером для более крупных и стабильных частиц, чем для пыли меньшего размера. Образование первых планетезималей также потребляет некоторое количество доступного материала.
|
|
|
|
Со временем, в результате всех этих эффектов, оба типа вещества накапливаются в различных пропорциях в области за пределами орбиты Юпитера, создавая, таким образом, условия для формирования четко различимых поколений планетезималей. В течение первых 500 000 лет доля рассыпчатого материала сначала уменьшается, а затем увеличивается в течение следующего миллиона лет.
|
|
|
|
Затем появляются две различные популяции планетезималей, состоящие либо почти исключительно из рассыпчатого материала, либо из стабильного материала.
|
|
|
|
Основываясь на своих расчетах, исследователи полагают, что на более ранней стадии в пылевой ловушке за пределами Юпитера также могли образоваться метеориты, отличные от углистых хондритов. "Существуют убедительные доказательства того, что пылеуловители были предпочтительным местом рождения планетезималей в нашей Солнечной системе", - говорит доктор Ажковска.
|
|
|
|
Источник
|
