Говоря о ранней Солнечной системе, ученые нередко сравнивают ее с мишенью для дартса, но в новом исследовании выдвигается новая теория — его авторы полагают, что в далеком прошлом наша система больше походила на пончик. К такому выводу они пришли, взяв за основу довольно неожиданный «источник информации» — железные метеориты. Они происходят из металлических ядер древних астероидов, поэтому, как считают специалисты, могут дать представление о том, как формировалась Солнечная система.
Принято считать, что зарождение Солнечной системы началось около 4,6 миллиарда лет назад. Тогда небольшая часть гигантского межзвездного облака пыли и газа пережила гравитационный коллапс, и в центре этого события оказалась большая часть вещества, что привело к образованию Солнца. Оставшийся же материал продолжил вращаться вокруг звезды, пока не сформировал протопланетный диск — в дальнейшем из него появились планеты, астероиды и другие небесные тела.
Чтобы узнать больше о формировании нашей системы, ученые исследуют протопланетные диски в других частях Вселенной. Многие из этих «космических питомников» напоминают мишени для дартса (в центре — звезда, а вокруг нее — концентрические кольца материала), поэтому специалистам кажется, что Солнечная система в прошлом могла выглядеть аналогичным образом. Однако эту теорию поставили под сомнение исследователи Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. И подсказки, свидетельствующие об обратном, они нашли в железных метеоритах.
Железные метеориты почти целиком состоят из никелистого железа и, как правило, покрыты корой плавления темно-бурого цвета (в земных условиях она быстро ржавеет из-за окисления). Считается, что такие метеориты могли образоваться из металлических ядер древних небесных тел, в частности, астероидов. Учитывая все это, они вполне могут считаться подходящим источником для изучения ранних лет существования Солнечной системы.
В рамках своей работы исследователи изучили метеориты с внешнего диска ранней Солнечной системы и обратили внимание, что в их составе в большом количестве содержались иридий и платина — тугоплавкие металлы, которые имеют очень высокую температуру плавления. По мнению ученых, они должны были образоваться ближе к Солнцу, а не в «холодных» уголках Солнечной системы.
Это означает, что если бы наша система имела структуру, подобную мишени для дартса, эти металлы не смогли бы «перепрыгивать» с кольца на кольцо, чтобы оказаться на внешнем диске. А значит, Солнечная система больше походила на пончик, форма которого и позволяла тугоплавким металлам перемещаться наружу по мере расширения диска. С другой стороны, гравитация нашей звезды должна была притянуть эти металлы обратно к себе за последние несколько миллиардов лет, но этого не случилось. Ученые полагают, что все дело в Юпитере.
«Как только Юпитер сформировался, он, скорее всего, открыл физическую брешь, которая удерживала иридий и платину во внешнем диске и препятствовала их притягивание к Солнцу, — объяснил планетолог из Калифорнийского университета Бидонг Чжан. — Эти металлы позже были включены в состав астероидов, которые сформировались на внешнем диске». По его словам, это объясняет, почему метеориты, сформировавшиеся во внешнем диске, — хондриты (каменные метеориты) и железные метеориты углеродистого типа — имеют гораздо более высокое содержание тугоплавких металлов, чем их аналоги во внутреннем диске.
Иными словами, продолжили авторы работы, в далеком прошлом на месте нашей Солнечной системы сначала образовался протопланетный диск, который был заполнен тяжелыми металлами и по своей форме напомнил пончик. После этого он медленно превратился в многопланетную систему, которой она является сегодня.
Ранее исследователи пришли к выводу, что карликовая планета Плутон и самый большой спутник Нептуна — Тритон — могут быть «братьями». По их мнению, небесные тела образовались не в самом поясе Койпера, где сейчас находится Плутон, а в соседнем регионе.