Кажется, мы знаем почти всё о том, как функционирует наша планета. Зачем идёт дождь, почему Земля нагревается изнутри и как функционируют атомы и молекулы, из которых мы все состоим. Но люди редко задумываются над тем, что совсем недалеко от них, в сотнях километров над нашими головами, находится бескрайнее и загадочное космическое пространство, где даже законы физики не всегда действуют.
Согласно новому исследованию, до появления Земли и других планет нашей Солнечной системы Солнце, возможно, было окружено гигантскими кольцами пыли, подобными кольцам Сатурна. И именно эти кольца пыли могли помешать Земле вырасти в cуперземлю — планету, масса и размер которой превышает массу Земли, но не превышает массу газовых гигантов.
Астрономы обнаружили суперземли на орбитах около 30 процентов звезд, похожих на Солнце, в нашей галактике. Их появление во многих других солнечных системах оставило научное сообщество с некоторыми вопросами:
Если суперземли — суперчастое явление, то почему у нас в Солнечной системе их нет? — Андре Изидоро, астрофизик из Университета Райса в Хьюстоне, Техас.
Чтобы выяснить это, Изидоро и его коллеги создали компьютерную имитационную модель формирования Солнечной системы. Их моделирование показало, что вокруг младенческого Солнца должны были образоваться бугры давления — области высокого давления газа и пыли.
Моделирование показало, что, вероятно, существовало три различных области, где твердые частицы испарялись в газ — они называются линиями сублимации. В ближайшей к Солнцу линии, или самой горячей зоне, в газ превратился твердый силикат; в средней линии лёд нагрелся достаточно, чтобы превратиться в газ; а в самой дальней линии газом стал монооксид углерода.
Эффект бугра давления заключается в том, что он собирает частицы пыли — именно поэтому мы видим кольца. Если бы этих бугорков давления не существовало, Солнце быстро поглотило бы частицы, не оставив никаких «семян» для роста планет. Нужно что-то, что остановит их, чтобы дать им время вырасти в планеты, — соавтор исследования Андреа Иселла, доцент кафедры физики и астрономии Университета Райса.
С возрастом газ и пыль, окружающие Солнце, остывали, и линии сублимации приближались к нему. Этот процесс позволил пыли скопиться в зачатки планет размером с астероид, которые затем собирались вместе и образовывали планеты.
Теперь ответим на вопрос, почему суперземли не сформировались. Исследователи обнаружили, что если смоделировать задержку формирования среднего кольца, то в Солнечной системе могли образоваться суперземли. Но…
К тому времени, когда в этих случаях формировался бугор давления, во внутреннюю систему уже вторглось большое количество массы, доступной для образования суперземель. Поэтому время, когда сформировался этот средний бугор давления, стало, вероятно, ключевым аспектом нынешней формы Солнечной системы, — подытоживает Изидоро.