Fabryka planet za Jowiszem

Wyobraź sobie, że 4,6 miliarda lat temu Układ Słoneczny wyglądał jak wielki plac budowy. Wokół młodego Słońca krążyła ogromna tarcza z gazu i pyłu. Drobinki zderzały się, sklejały i rosły — aż w końcu powstały planety i planetoidy.

Brzmi prosto. Ale nie było.

Zagadka, której nikt nie potrafił rozwiązać

Naukowcy od dawna wiedzieli, że planety rodziły się z tego pyłowego dysku. Problem w tym, że w różnych miejscach panowały zupełnie inne warunki. Gdzieś gorąco, gdzie indziej zimno, a ilość materiału też się różniła. Skąd więc brały się tak różne ciała skalne?

Zespół z Instytutu Maxa Plancka w Niemczech postanowił to sprawdzić. I odkrył coś zaskakującego: za orbitą Jowisza działała prawdziwa „fabryka planet”. I to bardzo wydajna — przez miliony lat.

Jowisz i jego pułapka na pył

Kiedy Jowisz rósł, pochłaniał wszystko wokół swojej orbity. Zostawił po sobie lukę. Ale tuż za nią, na skraju tej luki, ciśnienie gazu nagle rosło — jakby woda piętrzyła się przed tamą. Ten obszar działał jak magnes na drobinki pyłu i kamyków.

Naukowcy wcześniej podejrzewali, że takie „pułapki pyłowe” mogą istnieć. Nie byli jednak pewni, czy potrafią one przez długi czas produkować różne rodzaje materii. Tu z pomocą przyszły symulacje komputerowe.

Komputer odtwarza przeszłość

Badacze stworzyli bardzo dokładne modele. Śledzili w nich wszystko — od zderzeń pojedynczych drobin po ruch wielkich brył materii. Niektóre cząstki były kruche i delikatne, inne — twarde i zwarte, bo powstały bliżej Słońca, w wyższych temperaturach.

Wynik? W ciągu około dwóch milionów lat obszar za Jowiszem wyprodukował kilka pokoleń planetozymali — czyli zalążków planet. I każde pokolenie było inne.

Najpierw zużywał się delikatny, sypki materiał. Potem jego zasoby odbudowywały się. Jednocześnie Jowisz silniej zatrzymywał większe bryły niż drobny pył. To zmieniało skład tego, co było dostępne do budowy.

Efekt? Dwa różne rodzaje planetozymali — jedne kruche, drugie wytrzymalsze.

Dowód z meteorytów

To nie były tylko teoretyczne rozważania. Zespół porównał wyniki symulacji z prawdziwymi meteorytami — fragmentami dawnych ciał niebieskich, które przetrwały upadek na Ziemię.

Szczególnie interesujące okazały się chondryty węgliste. Te skały powstały właśnie za Jowiszem i w podobnym czasie, jaki obejmowały symulacje. Co więcej — występują w dwóch odmianach: delikatnych i bardziej zwartych. Dokładnie tak, jak przewidywał model.

„Po raz pierwszy udało nam się dokładnie odtworzyć wyniki badań laboratoryjnych meteorytów za pomocą symulacji komputerowych wczesnego Układu Słonecznego” — mówi Thorsten Kleine, dyrektor instytutu.

Dlaczego to ma znaczenie

Zrozumienie, jak powstawały planety, pomaga lepiej pojąć, skąd wzięła się Ziemia. Pokazuje też, że wczesny Układ Słoneczny nie był chaosem bez reguł — działały w nim konkretne mechanizmy, które w przewidywalny sposób tworzyły różnorodność.

To samo dotyczy układów planetarnych wokół innych gwiazd. Jeśli widzimy tam nietypowe układy, możemy sięgnąć po to, co wiemy o roli Jowisza tutaj.

A przede wszystkim — to fascynujące. Miliardy lat temu, tuż za największą planetą naszego układu, działała fabryka, która produkowała cegiełki do budowy światów.