Aurinkokunnan salainen tuotantolinja

Neljä ja puoli miljardia vuotta sitten nuoren Auringon ympärillä pyöri valtava kaasun ja pölyn kiekko. Pienet hiukkaset törmäsivät toisiinsa, tarttuivat kiinni ja kasvoivat vähitellen suuremmiksi kappaleiksi. Näistä syntyivät planeetat ja asteroidit.

Prosessi ei kuitenkaan ollut tasainen. Eri alueilla vallitsivat erilaiset olosuhteet. Lämpötila, tiheys ja paine vaihtelivat. Miten tällaisesta kirjosta syntyi monenlaisia kiviplaneettoja?

Saksalaisen Max Planck -instituutin tutkijat löysivät vastauksen simulaatioista. Heidän mukaansa Jupiterin kiertoradan ulkopuolella toimi tehokas "planeettatehdas" useiden miljoonien vuosien ajan.

Jupiterin luoma pölyansa

Jupiter keräsi materiaalia ympärilleen ja raivasi samalla tilaa. Sen painovoima työnsi kaasua ja pölyä pois tieltä. Mutta juuri aukon reunalla paine kasvoi. Kaasu tiivistyi, ja alueesta tuli tehokas ansa pienille hiukkasille.

Tämä ansa keräsi pölyä ja kiviä jatkuvasti. Olosuhteet olivat otolliset planetesimaalien – planeettojen rakennuspalikoiden – synnylle.

Aiemmin tutkijat olivat arvelleet tällaisten ansojen olemassaoloa. Kukaan ei kuitenkaan tiennyt, pystyisivätkö ne tuottamaan erilaisia kappaleita pitkän ajan kuluessa.

Tietokoneet paljastavat menneisyyden

Tutkijat rakensivat tarkat mallit, joissa seurattiin hiukkasia mikroskooppisesta koosta suuriksi möykyiksi. Simulaatiot kattoivat koko kiekon ja kaksi miljoonaa vuotta.

Tulos oli yllättävä. Alue tuotti useita sukupolvia planetesimaaleja, ja jokainen sukupolvi poikkesi edellisestä.

Aluksi herkkä, hienojakoinen materiaali kului nopeasti. Sitten varanto täydentyi. Samaan aikaan Jupiterin painovoima esti suurempia kappaleita pääsemästä alueelle, kun taas pienet jyvät kulkivat helpommin. Tämä muutti jatkuvasti saatavilla olevan materiaalin koostumusta.

Lopputuloksena syntyi kaksi erilaista populaatiota: yksi hauraasta aineksesta, toinen kestävämmistä paloista.

Todisteet meteoriiteissa

Teoriaa testattiin meteoriiteilla. Erityisesti hiilipitoiset kondriitit kiinnostivat tutkijoita. Ne ovat peräisin Jupiterin ulkopuolelta ja ajoittuvat samaan aikaan simulaatioiden kanssa.

Laboratorioanalyysit paljastivat, että kondriitteja on kahdenlaisia: hienorakeisia ja hauraita sekä karkeampia, joissa näkyy suurempia kappaleita.

Simulaatiot tuottivat täsmälleen saman jakauman. Kaksi tyyppiä, samat suhteet, samat syyt.

"Ensikertaa olemme pystyneet toistamaan meteoriittien laboratorioanalyysien tulokset tietokonesimulaatioilla varhaisesta aurinkokunnasta", toteaa instituutin johtaja Thorsten Kleine.

Miksi tämä merkitsee

Planeettojen synty ei ollut sattumanvaraista sekoilua. Se oli järjestelmä, jossa tietyt mekanismit tuottivat monimuotoisuutta ennustettavasti.

Ymmärrys auttaa myös muiden tähtien planeettakuntien tulkinnassa. Kun näemme outoja kokoonpanoja muualla, Jupiterin rooli omassa järjestelmässämme tarjoaa vihjeitä.

Miljardeja vuosia sitten Aurinkokunnassa toimi todellinen tehdas, joka valmisti maailmojen rakennuspalikoita yhdessä renkaanmuotoisessa vyöhykkeessä Jupiterin vieressä.