Форма Солнечной системы когда-то была более рыхлой. До того, как она превратилась в сплющенный диск, распределение пыли и камней больше напоминало пончик, чем блин. К такому выводу пришли ученые после изучения железных метеоритов из внешней Солнечной системы и обнаружили, что их можно объяснить только в том случае, если форма Солнечной системы когда-то была тороидальной. Исследование было опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Эта информация может помочь нам интерпретировать другие возникающие планетные системы и определить порядок их сборки.
Формирование планетной системы вокруг звезды начинается в молекулярном облаке газа и пыли, дрейфующем в космосе. Если часть облака станет достаточно плотной, она рухнет под действием собственной гравитации, вращаясь на своем пути, становясь семенем растущей молодой звезды . По мере вращения материал окружающего облака втягивается в кружащийся диск, который питает протозвезду.
Внутри этого диска формируются более мелкие сгустки, превращающиеся в протопланетные семена, которые либо продолжают расти в полноценные планеты, либо – что кажется гораздо более частым – останавливают свое развитие, оставаясь в виде меньшего объекта, такого как астероид.
Мы неоднократно наблюдали подобные диски вокруг других звезд, с зазорами, образованными планетами, поглощавшими пыль по мере своего движения.
Но железные метеориты, найденные здесь, в нашей Солнечной системе, рассказывают другую часть истории.
По данным группы под руководством планетолога Бидонга Чжана из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, состав астероидов во внешней Солнечной системе требует, чтобы облако материала имело форму пончика, а не ряд концентрических колец в плоском диске. Это говорит о том, что первые стадии слияния системы являются тороидальными.
Рассматриваемые железные метеориты — куски породы, проделавшие долгий путь к Земле из внешней части Солнечной системы — богаче тугоплавкими металлами, чем те, что обнаружены во внутренней части Солнечной системы. Это такие металлы, как платина и иридий, образование которых может происходить только в очень горячей среде, например, вблизи формирующейся звезды.
Это немного сомнительно, потому что эти метеориты прибыли не из внутренней части Солнечной системы, а из внешней, а это означает, что они, должно быть, сформировались недалеко от Солнца и двинулись наружу по мере расширения протопланетного диска. Однако, согласно моделированию, проведенному Чжаном и его коллегами, эти железные объекты не смогли бы преодолеть разрывы в протопланетном диске.
По их расчетам, миграция могла произойти легче всего, если бы протопланетная структура имела тороидальную форму. Это привело бы богатые металлами объекты к внешним окраинам формирующейся Солнечной системы.
Затем, когда диск остыл и начали формироваться планеты, неспособность камней преодолевать пробелы в диске стала бы очень эффективным барьером, удерживающим их от миграции обратно к Солнцу под действием силы тяжести.
«После того, как Юпитер сформировался, в нем, скорее всего, образовался физический зазор, который запер иридий и платиновые металлы во внешнем диске и не дал им упасть на Солнце», — говорит Чжан. «Эти металлы позже были включены в астероиды, которые сформировались во внешнем диске. Это объясняет, почему метеориты, образовавшиеся во внешнем диске – углеродистые хондриты и железные метеориты углеродистого типа – имеют гораздо более высокое содержание иридия и платины, чем их аналоги из внутреннего диска».
Удивительно, чему можно научиться у куска изрытого металлического камня.
