Метеориты выдали ученым тайну времени рождения Юпитера

Редкие метеориты, возникшие в первые дни жизни Солнечной системы, указали на то, что Юпитер родился неожиданно поздно, примерно через 5 миллионов лет после рождения Солнца и первых астероидов, заявляют ученые в статье, опубликованной в журнале Science Advances.

«Мы показали, что рождение Юпитера должно было особым образом «перемешать» пояс астероидов и заставить астероиды в нем сталкиваться с очень высокой скоростью, необходимой для формирования CB-хондритов. Таким образом, можно сказать, что эти метеориты являются первым примером того, как Солнечная система почувствовала на своей шкуре ужасающую мощь Юпитера», — заявил Брэндон Джонсон (Brandon Johnson) из Брауновского университета (США).

Как сегодня считают ученые, Солнечная система начала формироваться примерно 4,6 миллиарда лет назад в результате гравитационного коллапса гигантского межзвездного молекулярного облака. Большая часть вещества пошла на образование звезды – Солнца, а из остального вещества, не попавшего в центр, сформировался вращающийся протопланетный диск, из которого в дальнейшем возникли планеты, их спутники, астероиды и другие малые тела Солнечной системы.

Ранее считалось, что все планеты сформировались приблизительно на тех орбитах, где они находятся сейчас. Сегодня астрономы считают, что Юпитера и другие планет-гиганты были «скульпторами», чьи миграции в сторону Солнца и в сторону окраин Солнечной системы дирижировали формированием «зародышей» Земли и других каменистых планет и их взаимодействием друг с другом.

Джонсон и его коллеги выяснили, когда начался этот процесс и когда возник Юпитер, изучая относительно редкие метеориты,  обломки древнейших астероидов, сформировавшихся в результате самых мощных «космических ДТП» в Солнечной системе.

Эти «небесные камни», так называемые CB-хондриты, представляют собой пористые каменистые структуры, похожие на пемзу, содержащие в себе множество шариков из сплава железа и никеля, что является крайне необычным для астероидов этого типа.

Хондриты, как сегодня считают ученые, образовались в первые дни жизни Солнечной системы, в то время, когда еще не существовали планеты, кометы и другие малые небесные тела. Как правило, хондриты крайне редко содержат в себе металлы, так как они никогда не переживали нагрева до высоких температур и не переплавлялись.

CB-хондриты являются исключением в этом отношении – в них доля металлов рекордно высока для астероидов такого типа. Поэтому многие астрономы считают, что они на самом деле не являются хондритами, так как объяснить появление металлических шариков в них крайне сложно, используя общепринятые теории рождения Солнечной системы.

«Испарение железа в метеоритах может происходить только при очень высокой скорости столкновений. Нужно разогнать его до скорости в 20 километров в секунду только для того, чтобы начать об этом думать, и обычные модели формирующейся Солнечной системы в лучшем случае «разгоняют» астероиды только до 12 километров в секунду», — объясняет планетолог.

Джонсон нашел ответ на эту загадку, изучая структуру металлических шариков в таких метеоритах. Он обнаружил, что все они сформировались примерно через пять миллионов лет после того, как возникла материя всех остальных типов хондритов.

Столь синхронное появление CB-хондритов натолкнуло его на мысль, что толчком для их рождения, в буквальном и переносном смысле, мог послужить мигрирующий Юпитер, «перетасовавший» колоду рождающихся астероидов и заставивший их сталкиваться друг с другом.

Он проверил эту идею, создав компьютерную модель новорожденной Солнечной системы, в которой Юпитер мигрировал в сторону Солнца в первые несколько миллионов лет своей жизни. Она показала, что его движения было достаточно для того, чтобы заставить даже достаточно крупные протопланетные тела, чей диаметр составлял 90 или 300 километров, сталкиваться друг с другом на очень высоких скоростях, достигающих 33 километров в секунду.

Такие столкновения продолжались очень недолго – около 500 тысяч лет. Соответственно, можно говорить о том, что Юпитер родился фактически одновременно с образованием CB-хондритов – примерно через 5 миллионов лет после того, как первые астероиды начали формироваться в Солнечной системе после рождения Солнца.

Подобное время рождения Юпитера стало большой неожиданностью для Джонсона и его коллег – раньше ученые считали, что планеты-гиганты возникли очень быстро, так как газ протопланетного диска должен был рассеяться под давлением лучей молодого Солнца. Если расчеты авторов статьи верны, то это было не так, что может заставить ученых пересмотреть теорию рождения Солнечной системы.