Учени от Институт Макс Планк за изследване на Слънчевата система съобщават за нов модел, според който прашен пръстен точно отвъд орбитата на Юпитер е действал като своеобразна „фабрика за планетезимали“ – ранните градивни елементи на планетите.

Според изследването, публикувано от института, преди около 4,6 милиарда години в тази област на младата Слънчева система се е образувал пръстен с високо газово налягане. Той е задържал прахови частици и е създал условия за бързо и многократно формиране на различни по състав скалисти тела.

Когато Слънчевата система се е формирала, около младото Слънце е съществувал диск от газ и прах. В продължение на милиони години праховите частици постепенно са се сблъсквали и слепвали, образувайки все по-големи тела с размери от километър и повече, известни като планетезимали. Част от тях по-късно се превръщат в планети, а други остават като предшественици на днешните астероиди. Изследователите предполагат, че този процес не е протичал еднопосочно и равномерно – различни етапи на формиране са се случвали паралелно, а отделните зони на диска са предлагали различно подходящи условия за зараждането на планетезимали.

В ново изследване, публикувано в списанието The Astrophysical Journal, учени от Института за изследване на Слънчевата система „Макс Планк“ (MPS) в Германия идентифицират областта точно извън орбитата на Юпитер като не само ефективно, но и изключително „многопотентно“ място за образуване на планетезимали. Компютърни симулации показват, че в рамките на около два милиона години там са се формирали тела с значително различен състав.

„Различни видове планетезимали очевидно са се образували в един и същ регион на ранния диск от прах и газ, само че по различно време. Регионът точно извън орбитата на Юпитер е предлагал отлични условия за това“, посочва Йоана Дражковска, ръководител на групата „Лизе Майтнер“ за формиране на планети.

Изследването се фокусира върху периода между приблизително два и четири милиона години след раждането на Слънчевата система. По това време Юпитер вече е натрупал значителна част от материята около себе си и е оформил празнина в газовия и прахов диск. Това води до образуване на пръстен с повишено налягане точно извън орбитата му, където прахът се задържа и се слепва в по-големи частици – т.нар. „камъчета“.

По-рано е било известно, че такива „прахови капани“ могат да ускорят образуването на планетезимали, но не е било ясно дали те могат да поддържат този процес дълго време и да създават тела с различен състав. Новите резултати показват, че това е възможно и че в продължение на милиони години в този регион са се формирали разнообразни популации от планетезимали, което за първи път дава връзка с отделни групи метеорити.

Метеоритите представляват фрагменти от космически тела, които достигат Земята и често съхраняват почти непроменен материал от ранната Слънчева система. Особено интересни са въглеродните хондрити – каменни метеорити, богати на въглерод, за които се смята, че са се образували отвъд орбитата на Юпитер. Те се разделят на няколко групи според състава и структурата си – от крехки, финозърнести образци до по-здрави тела с видими включвания.

Симулациите на учените успяват да възпроизведат формирането на различните групи въглеродни хондрити, като показват как два типа материал – фин прах и по-стабилни скални фрагменти – са се разпределяли и комбинирали в ранната Слънчева система. В резултат на това се оформят отделни поколения планетезимали с различен състав, съответстващи на наблюдаваните днес метеорити.

Изследователите заключават, че праховите „уловители“ в диска около младото Слънце вероятно са били ключови зони за раждане на планетезимали, а не просто преходни етапи в развитието на планетите.