Рождение Юпитера и тайна хондр: новое исследование связывает два космических явления
Четыре с половиной миллиарда лет назад наша Солнечная система представляла собой хаотичный космический полигон, где под аккомпанемент бесчисленных столкновений из пыли и газа рождались планеты. Одним из самых загадочных свидетельств той бурной эпохи являются крошечные стекловидные сферы, вмурованные в древние метеориты, — хондры. Десятилетиями их происхождение оставалось одной из главных головоломок для планетологов. Как эти капли расплавленной породы, застывшие в вакууме космоса, оказались повсеместно разбросаны по астероидам? Ответ, как выяснилось, скрывался не в самих астероидах, а в колоссальной гравитации гиганта, чье рождение навсегда изменило архитектуру нашей планетной семьи.
Новаторское исследование, проведенное международной командой из Нагойского университета (Япония) и Итальянского национального института астрофизики (INAF), не только раскрыло тайну рождения хондр, но и превратило их в уникальные космические часы, позволившие с беспрецедентной точностью датировать ключевое событие в истории Солнечной системы — стремительное формирование Юпитера.
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Scientific Reports, механизм образования хондр напрямую связан с гравитационным влиянием молодого и быстро растущего Юпитера. Его мощное притяжение дестабилизировало орбиты многочисленных планетезималей — строительных блоков планет, состоявших из камня и льда. Это привело к их высокоскоростным столкновениям, которые ранее считались лишь разрушительными. Однако новая модель демонстрирует, что именно в этих катаклизмах и рождались хондры.
Ключевым элементом новой теории является наличие воды в сталкивающихся телах. Как пояснил соавтор работы профессор Син-ити Сироно из Университета Нагоя, при столкновении богатых льдом планетезималей вода мгновенно испарялась, превращаясь в перегретый пар, который расширялся с огромной скоростью. Этот процесс напоминал микроскопические взрывы, которые дробили расплавленную от удара силикатную породу на мириады мельчайших капель. Эти капли, выброшенные в космическое пространство, затем быстро остывали и затвердевали, приобретая идеальную сферическую форму, прежде чем быть поглощенными формирующимися астероидами.
Компьютерное моделирование, проведенное учеными, показало, что характеристики получаемых хондр — их размер и скорость охлаждения — идеально соответствуют тем, что обнаружены в реальных метеоритах. Это стало решающим доказательством, так как предыдущие теории формирования не могли объяснить наблюдаемое разнообразие хондр без привлечения крайне специфических и маловероятных условий. Новая же модель естественным образом вытекает из условий, которые существовали в ранней Солнечной системе во время роста газового гиганта.
Наиболее значимым открытием стало точное датирование формирования Юпитера. Модель продемонстрировала, что пик образования хондр совпадает по времени с фазой интенсивного поглощения газопылевого диска прото-Юпитером, когда он стремительно набирал свою массу. Поскольку изотопный анализ метеоритов независимо показал, что пик образования хондр пришелся на первые 1,8 миллиона лет после формирования Солнечной системы, ученые сделали вывод, что именно в этот момент Юпитер и достиг своих колоссальных размеров. Таким образом, хондры выступили в роли космического хронометра, зафиксировавшего момент рождения самой большой планеты нашей системы.
Исследование также предлагает объяснение тому, почему в метеоритах находят хондры разного возраста. Ученые предполагают, что этот кратковременный процесс, инициированный Юпитером, мог позже повторяться при рождении других планет-гигантов, таких как Сатурн. Их гравитация также могла вызывать аналогичные гравитационные возмущения и, как следствие, новые волны высокоскоростных столкновений. Следовательно, изучая возраст хондр в различных метеоритах, можно проследить хронологию формирования всех планет-гигантов и восстановить историю эволюции Солнечной системы.
Это открытие имеет фундаментальное значение не только для понимания нашего прошлого. Оно рисует универсальную картину формирования планетных систем, предполагая, что подобные бурные процессы, сопровождающиеся рождением хондр, должны происходить и вокруг других звезд. Исследование открывает новое окно в прошлое, позволяя по осколкам древних астероидов читать историю рождения планет-гигантов.