Во Вселенной есть множество суперземель, но ни одной — в Солнечной системе. Даже наша планета — просто Земля, а не «супер». «Хайтек» ознакомился с результатами нового исследования и объясняет, почему так произошло.
Новое исследование показало, что когда-то Солнце было окружено кольцами газа и пыли. Они были похожи на те, что вращаются вокруг Сатурна. Эти кольца сыграли жизненно важную роль в формировании нашей Солнечной системы, а также в размере и обитаемости Земли. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Как зародилась Солнечная система?
Солнечная система сформировалась около 4,5 млрд лет назад из плотного облака межзвездного газа и пыли. Позже из него появилась солнечная туманность — вращающийся диск из вещества вокруг звезды.Гравитация в ее центре туманности притягивала все больше и больше материала. В итоге давление в регионе выросло настолько, что атомы водорода начали объединяться и образовывать гелий, высвобождая огромное количество энергии. Так появилось Солнце.
Оставшаяся после появления звезды материя объединялась, образуя все более крупные объекты. Некоторые из них выросли настолько, что гравитация превратила их в сферы. Так появились планеты — обычные и карликовые, а также их луны. Остальная часть материи превратилась в астероиды, кометы, метеороиды и маленькие спутники неправильной формы.
Солнечная система / Фото: shutterstock
Порядок и расположение планет и других космических объектов обусловлен тем, как образовывалась Солнечная система. Только скалистый материал мог выдержать жару во время ее зарождения. По этой причине первые четыре планеты — Меркурий, Венера, Земля и Марс — относятся к земной группе. Все они небольшие, с твердой каменистой поверхностью. А весь лед, жидкость или газ осели во внешних регионах молодой Солнечной системы. Гравитация стянула их вместе, превратив в газовые гиганты — Юпитер и Сатурн — и огромные ледяные планеты — Уран и Нептун.
Что выяснили ученые?
По словам астрофизиков из Университета Райса, пылевые и газовые кольца раннего Солнца, возможно, помешали нашей планете стать суперземлей. «В Солнечной системе произошло что-то, что помешало Земле вырасти и превратиться в гораздо более крупную планету земного типа, называемую суперземлей», — заявил астрофизик Университета Райса Андре Изидоро.
Что такое суперземли?
Суперземли — класс планет, не похожих ни на какие другие в нашей Солнечной системе — массивнее Земли, но легче ледяных гигантов, таких как Нептун и Уран. Они могут состоять из газа, камня или их комбинации. Они в два раза больше Земли и в 10 раз массивнее.
Суперземли (Kepler-22b, Kepler-69c, Kepler-62e, Kepler-62f) в зоне обитаемости в сравнении с Землей (последняя) / Фото: NASA/Ames/JPL-Caltech
Они необязательно должны быть похожи на нашу планету внешним видом, текстурой и свойствами поверхности. Не факт, что условия окажутся подходящими для зарождения жизни. Истинная природа суперземель остается неопределенной.
Сравнение Земли и суперземли 55 Cancri e / Фото: НАСА/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC)
Планеты такого типа встречаются у 30% звезд в галактике, но нет ни одной поблизости от нас. Ученые решили ответить на вопрос, почему так произошло.
Почему в нашей Солнечной системе нет суперземли?
Используя передовое компьютерное оборудование для моделирования формирования нашей Солнечной системы, ученые из Университета Райса обнаружили, что на первых этапах своего формирования вокруг звезды появились три области высокого давления, или линии сублимации, где твердые частицы испарялись в газ. Они появились, когда частицы космической двигались к Солнцу под влиянием сильной гравитации притяжением, а приближаясь нагревались и выделяли большое количество испарившегося газа.
Фото: Andrea Isella/Rice University
Эти области высокого давления привели к тому, что пыль собралась в три кольца вокруг Солнца. Не будь их, звезда просто поглотила бы частицы. Если бы это произошло, планеты не появились.
С возрастом газ и пыль, окружающие звезду, остыли, а линии сублимации приблизились к Солнцу. В результате частички пыли стали накапливаться в планетезимали или «семена» планет размером с астероид. Позже им удалось собраться вместе, чтобы сформировать планеты.
Изображение двух гипотетических суперземель при сравнении последних с Землей / Фото: NASA The Blue Marble: Land Surface, Ocean Color, Sea Ice and Clouds
Проблема в том, что этот процесс происходил слишком медленно для образования суперземли. Когда они смоделировали замедленное формирование среднего кольца, но при низкой скорости, размер Земли оказался гораздо больше. «К тому времени, когда в в среднем кольце появилась область высокого давления, большая масса материала уже была недоступна для создания суперземель», — заключают ученые.
Что в итоге?
По словам исследователей, моделирование дает новое представление об очень раннем формировании нашей Солнечной системы. Вскоре новые данные с недавно запущенного космического телескопа «Уэбб» обеспечат более глубокое понимание раннего состава солнечных систем.
