Астрофизики из Института исследований Солнечной системы Общества Макса Планка в Германии определили одну из ключевых зон формирования планетезималей – «строительных блоков», из которых впоследствии возникли планеты и астероиды. Согласно статье в журнале The Astrophysical Journal, такой зоной стала кольцевая область высокого давления, возникшая непосредственно за орбитой молодого Юпитера. Эта область работала как эффективная ловушка для космической пыли, где на протяжении двух миллионов лет формировались твердые тела самого разного состава.
Примерно 4,6 миллиарда лет назад молодое Солнце было окружено массивным диском из газа и пыли. Со временем мельчайшие частицы сталкивались и объединялись, однако условия в разных частях диска существенно различались. Компьютерное моделирование показало, что через два-четыре миллиона лет после зарождения Солнечной системы Юпитер уже набрал достаточную массу. Планета притянула к себе близлежащее вещество, создав разрыв в газопылевом диске.
Этот разрыв спровоцировал появление зоны повышенного давления газа непосредственно за орбитой Юпитера. Ловушка удерживала плотные скопления пыли и мелких камней. Ранее ученые предполагали, что подобные области способствовали быстрому росту космических тел, однако оставалось неясным, могли ли они производить разнородные по составу объекты на протяжении долгого времени.
Новая модель описывает столкновения микроскопических частиц и их масштабное перемещение в газовом диске. Юпитер выступал в роли своеобразного фильтра, который эффективнее задерживал крупные и прочные частицы, чем мелкие пылинки. Моделирование показало, что в этой области взаимодействовали два типа вещества: хрупкий пылевой материал и прочные гранулы, сформировавшиеся ранее в более горячих внутренних областях системы. В зависимости от фазы эволюции кольца соотношение этих компонентов менялось, что приводило к формированию различных поколений планетезималей в одном и том же регионе.
Результаты расчетов немецких исследователей впервые позволили точно воспроизвести данные лабораторных анализов метеоритов, найденных на Земле. В частности, речь идет об углистых хондритах – богатых углеродом метеоритах, которые делятся на шесть различных групп по возрасту и структуре. Модель подтвердила, что эти группы, несмотря на свои различия, могли сформироваться в одной и той же пылевой ловушке за Юпитером, но в разное время. По мнению авторов работы, полученные выводы подтверждают гипотезу, согласно которой подобные газодинамические ловушки являлись основными центрами формирования твердого вещества в ранней Солнечной системе.
