Астрономы предложили новое объяснение происхождения редких углистых метеоритов, которые регулярно находят на Земле. Согласно результатам исследования, опубликованного в The Astrophysical Journal, ключевую роль могла сыграть особая область за орбитой Юпитера, где миллиарды лет назад существовали идеальные условия для образования строительных блоков планет.
Речь идёт о так называемой «пылевой ловушке» — кольцеобразной зоне в протопланетном диске молодой Солнечной системы. Именно здесь, как показало компьютерное моделирование, могли формироваться планетезимали — твёрдые объекты диаметром в несколько километров, из которых впоследствии возникают планеты, астероиды и другие крупные тела.
Особый интерес для учёных представляют углистые хондриты — древние метеориты, сохранившие следы процессов, происходивших в первые миллионы лет существования Солнечной системы. Их родительские тела сформировались примерно через два-четыре миллиона лет после образования Солнца. Однако состав этих объектов долго оставался загадкой: разные поколения планетезималей содержали заметно отличающиеся наборы пылевых частиц, хотя, по всей видимости, возникали в одном и том же регионе.
Чтобы разобраться в этом противоречии, группа исследователей смоделировала эволюцию протопланетного диска, учитывая как столкновения микроскопических частиц, так и крупномасштабное движение газа и пыли вокруг молодого Солнца.
Расчёты показали, что Юпитер сыграл гораздо более важную роль в формировании будущих планет и астероидов, чем считалось ранее. Когда планета-гигант набрала достаточную массу, она расчистила вокруг своей орбиты значительную часть вещества, образовав разрыв в протопланетном диске. Одновременно за пределами этой области возникло кольцо повышенного газового давления.
Именно в этой зоне начали накапливаться частицы пыли. Со временем они слипались в более крупные объекты, затем превращались в «гальку», а позже — в полноценные планетезимали.
Моделирование также показало, что Юпитер действовал как своеобразный фильтр. Более крупные и прочные частицы задерживались иначе, чем мелкие и рыхлые. Одновременно уже сформировавшиеся планетезимали продолжали поглощать окружающее вещество. В результате за сравнительно короткий промежуток времени возникли как минимум два поколения объектов с различным составом.
Согласно расчётам, в первые 500 тысяч лет количество рыхлых пылевых частиц в этой области уменьшалось, а затем вновь начало расти на протяжении следующего миллиона лет. Такой сценарий хорошо согласуется с тем, что известно по составу углистых хондритов, сохранившихся до наших дней в виде метеоритов.
Авторы считают, что результаты усиливают гипотезу о том, что именно пылевые ловушки были основными центрами рождения планетезималей в молодой Солнечной системе. Особенно важным исследование делает то, что его выводы совпали с данными лабораторного анализа метеоритов.
Если модель подтвердится дальнейшими работами, то она поможет точнее восстановить раннюю историю Солнечной системы и понять, каким образом из облака газа и пыли сформировались планеты, астероиды и другие тела, которые мы наблюдаем сегодня, а также прояснить некоторые открытые вопросы в «переписи» транснептуновых объектов.