Формирование Солнечной системы могло происходить в два этапа

Фото из открытых источников

Международная группа исследователей из Оксфордского университета, LMU в Мюнхене, ETH Zurich, BGI Bayreuth и Цюрихского университета обнаружила, что двухэтапный процесс формирования ранней Солнечной системы может объяснить хронологию и разделение летучих и изотопных компонентов в Солнечной системе.

Они представили новую теоретическую основу для формирования и структуры Солнечной системы, которая может объяснить несколько ключевых особенностей планет земной группы (таких, как Земля, Венера и Марс), внешней Солнечной системы (например, Юпитера) и состава астероидов и метеоритов. Работа группы опирается на последние достижения астрономии (а именно, наблюдения за другими солнечными системами во время их формирования) и метеоритики (лабораторные эксперименты и анализ содержания изотопа, железа и воды в метеоритах) и объединяет их.

Предлагаемое сочетание астрофизических и геофизических явлений во время самой ранней фазы формирования Солнца и всей Солнечной системы может объяснить, почему внутренние планеты Солнечной системы маленькие и сухие с небольшим количеством воды по массе, в то время как внешние планеты Солнечной системы больше и с большим количеством воды. Планеты могли образоваться в два разных этапа. Внутренние протопланеты земного типа аккрецировались рано и были внутренне нагреты за счет сильного радиоактивного распада, это высушило их и отделило внутреннее - сухое от внешнего - влажного состава планеты. 

Численные эксперименты, проведенные междисциплинарной группой, показали, что относительные хронологии раннего начала и длительного завершения аккреции во внутренней Солнечной системе, а также более позднего начала и более быстрой аккреции внешних планет Солнечной системы можно объяснить двумя различными эпохами формирования. Недавние наблюдения планетообразующих дисков показали, что средние плоскости дисков, в которых образуются планеты, могут иметь относительно низкий уровень турбулентности. В таких условиях взаимодействия между пылинками, внедренными в газовый диск диска, и водой вокруг орбитальной точки, где она переходит из газовой фазы в ледяную (линия снега), могут вызвать ранний всплеск образования планетезималей во внутренней части Солнечной системы, а затем еще один и дальше.

Два различных эпизода формирования популяций планетезималей, которые в дальнейшем срастают материал с окружающего диска и посредством взаимных столкновений, приводят к различным геофизическим режимам внутренней эволюции формирующихся протопланет. Ученые поясняют, что различные временные интервалы формирования этих популяций планетезималей означают, что их внутренний тепловой двигатель от радиоактивного распада существенно различается. Планетезимали Внутренней Солнечной системы стали очень горячими, образовали внутренние магматические океаны, быстро сформировали железные ядра и дегазировали их исходное летучее содержание, что в конечном итоге привело к составу сухой планеты. Таким образом, рано сформировавшаяся и сухая внутренняя Солнечная система и сформировавшаяся позднее и влажная внешняя Солнечная система были на двух разных эволюционных путях очень рано в своей истории. Это открывает новые возможности для понимания происхождения самых ранних атмосфер Земли и место Солнечной системы в контексте экзопланетной переписи населения по всей галактике.