В конце августа учёные из Японии и Италии раскрыли часть истории Солнечной системы. В исследовании, опубликованном в Scientific Reports, они попытались определить, когда появился газовый гигант — Юпитер. Вместо громких сенсаций получилась почти детективная история: роль улик сыграли обыкновенные каменные шарики размером с песчинку — хондрулы, спрятанные в метеоритах.
Хондрулы — это крошечные шарики расплавленной породы диаметром от 0,1 до 2 мм, образовавшиеся в первые миллионы лет жизни Солнечной системы. Эти «капли» вошли в состав молодых астероидов и спустя миллиарды лет оказались внутри метеоритов, падающих на Землю. Долгое время было неясно, откуда взялись эти сферические крошки. В новой работе показано, что их происхождение связано с появлением Юпитера. Гравитация будущего царя планет вызвала столкновения планетезималей, богатых водой, и мгновенное испарение этой воды превратило расплавленные породы в микроскопические шарики. Таким образом, «капли расплава» стали прямым следом рождения гиганта.
С помощью компьютерных моделей исследователи проследили, как растущая масса Юпитера заставляла сталкиваться каменные и ледяные тела на высоких скоростях. Они сравнили характеристики полученных в модели хондрулов — размеры, скорость охлаждения, количество — с реальными образцами в метеоритах. Совпадение оказалось настолько точным, что позволило датировать момент «взрывной» стадии их образования. Пик пришёлся на тот период, когда Юпитер резко увеличил массу, втянув газ из протопланетного диска. По данным метеоритной летописи, это произошло примерно через 1,8 млн лет после начала существования Солнечной системы. Именно эту дату можно назвать днём рождения Юпитера — моментом, когда он превратился из протопланеты в газового гиганта.
Чтобы оценить, насколько быстро сформировался Юпитер, можно сравнить его с другими планетами. Земля начала образовываться около 4,54 млрд лет назад — примерно через 10 млн лет после появления Солнечной системы. Этот процесс был постепенным: планета увеличивала массу за счёт столкновений с планетезималями и протопланетами, пока в неё не врезалось крупное тело размером с Марс, в результате чего возникла Луна. Марс, напротив, сформировался раньше: к тому времени, когда Солнечная система приобрела современный вид около 4,5 млрд лет назад, он уже завершил своё становление. На этом фоне Юпитер выделяется особой скоростью — всего за два миллиона лет он превратился в гигантскую планету, тогда как Земле и Марсу потребовались десятки миллионов лет.
Эти различия многое объясняют. Юпитер, появившись ранним и массивным, стал гравитационным «вихрем», разбрасывающим кометы и астероиды по системе. Возможно, именно он перенаправил ледяные тела к молодой Земле, доставив на неё воду и органику. А Марс, хотя и сформировался рано, остался лёгким: его рост мог остановить тот же Юпитер, выметая из внутренней области диска газ и пыль.
История рождения Юпитера — не просто дата в календаре астрономов. Она помогает понять порядок появления планет и процессы, которые определили облик нашей системы. Если крупнейший газовый гигант вырос так быстро, значит, и в других звёздных системах крупные планеты могут формироваться за первые миллионы лет, меняя судьбы своих меньших соседей. Кроме того, по хондрулам можно восстановить «хронологию» и других планет — например, узнать, когда родился Сатурн или каким было "детство" Урана.
«День рождения» Юпитера — это история о том, как хаос молодого космоса рождает порядок, и как даже крошечные каменные шарики могут рассказать о прошлом больше, чем любые слова.