Новая убедительная гипотеза может наконец объяснить, как сформировалась Земля
Наиболее вероятный сценарий: Земля образовалась в результате постепенного слипания астероидов. Однако есть некоторые факты, которые сложно объяснить.
Новая статья, сочетающая эксперименты с компьютерным моделированием, представила новый сценарий формирования Земли, который гораздо лучше соответствует ее характеристикам. Публикация вышла в Nature Astronomy, о результатах рассказывает ScienceAlert.
«Преобладающая теория в астрофизике и космохимии состоит в том, что Земля образовалась из хондритовых астероидов. Это относительно небольшие, простые блоки камня и металла, которые сформировались на ранней стадии Солнечной системы. Проблема с этой теорией заключается в том, что никакая смесь этих хондритов не может объяснить точный состав Земли, которая намного беднее летучими элементами, такими как водород и гелий, чем можно ожидать в этом случае», — сказал планетолог Паоло Сосси из Цюрихского федерального технологического института (Швейцарии).
Процесс формирования планет вызывает массу вопросов, но ученым удалось составить общую картину. Когда звезда формируется из плотного комка материи в молекулярном облаке пыли и газа, материал вокруг нее укладывается в диск, который вращается вокруг растущей звезды.
Небольшие плотности внутри этого водоворота также объединяются в более мелкие и более холодные комки. Части сталкиваются и слипаются, сначала электростатически, а затем гравитационно, образуя все более и более крупные объекты, которые в конечном итоге могут вырасти в планету. Это называется аккреционной моделью, и она полностью подтверждается данными наблюдений.
Но если слипшиеся скалы — это хондриты, остается открытым вопрос о недостающих более легких летучих элементах. Поэтому Сосси и его коллеги решили исследовать другую вероятность: если камни, из которых образовалась Земля, были не хондритовыми астероидами, а планетезималями. Это более крупные тела разного химического состава, «семена» планет, которые выросли до размеров, достаточных для того, чтобы иметь дифференцированное ядро.
«Динамические модели, с помощью которых мы моделируем формирование планет, показывают, что планеты в нашей Солнечной системе формировались постепенно. Маленькие зерна со временем превратились в планетезимали километрового размера, накапливая все больше и больше материала за счет гравитационного притяжения. Более того, планетезимали, сформировавшиеся в разных областях вокруг молодого Солнца или в разное время, могут иметь очень разный химический состав», — сказал Сосси.
Ученые запустили компьютерные симуляции, изменяя количество планетезималей. Исследователи использовали сценарий, в котором молодой Юпитер сначала приближается к Солнцу, а затем снова возвращается к своему нынешнему положению. Согласно этому сценарию, движение Юпитера в ранней Солнечной системе оказало чрезвычайно важное воздействие на более мелкие камни, кружащиеся вокруг него, рассеивая планетезимали во внутренний диск.
Моделирование было разработано для создания Меркурия, Венеры, Земли и Марса. Команда обнаружила, что разнообразная смесь планетезималей с разным химическим составом может воспроизвести Землю такой, какой мы ее видим сегодня. Это может иметь важные последствия для исследований не только для Солнечной системы, но и других планетных систем в других частях галактики.
