Вік Юпітера: вчені були вражені відкриттям

Вперше вчені визначили вік Юпітера – і були здивовані. Адже ядро газового гіганта виникло вже через мільйон років після утворення Сонячної системи. На це вказує ізотопний аналіз метеоритів. Існування Юпітера утворило розрив у праоблаках космосу і могло перешкодити утворенню великої Надземлі в межах Сонячної системи.
Юпітер – «король» Сонячної системи: жодна інша планета не така масивна, як він, ні одна не обертається так швидко і не має таких сильних штормів, як Юпітер. Ймовірно, саме його присутність зробило Сонячну систему такою, якою вона є сьогодні. Вчені припускають, що виникнення Юпітера і його міграція рішуче текли на розподіл матерії в первинному газовому хмарі, в результаті чого всередині Сонячної системи виникали лише маленькі, землеподібні планети.
Однак з якихось пір як існує Юпітер, досі залишалося нез’ясованим. Очевидно було те, що газовий гігант повинен був би виникнути до моменту розчинення первинних хмар – протягом 10 мільйонів років після утворення Сонячної системи, адже лише тоді існувало достатньо газу, щоб заповнити гігантську оболонку планети. Щоб затримати газ, планетарне ядро повинне вирости спочатку до розміру 10-20 мас Землі.
Відкритим залишалося питання, коли це відбувалося і як можна датувати газового гіганта. Томас Крюер (Thomas Kruijer) з Мюнстерського університету (Вестфальського університету імені Вільгельма) і його колеги вдалися до допомоги космосу: вони звернулися до метеоритів як до свідків. Ці метеорити виникли на ранньому етапі існування Сонячної системи і надали інформацію про склад газової хмари, в якій виникали планети і їх супутники, – то є і про ймовірні впливу молодого Юпітера.
Попередні аналізи вже показали: збагачені вуглецем і позбавлені вуглецю метеорити походять з двох цілком різних джерел. «Ця різниця може відображати або тимчасові зміни у складі хмари, або просторове розділення матеріалу – наприклад, орбітою Юпітера», – пояснили вчені.
Існували в хмарі просторові та часові розриви, вчені з’ясували 19 завдяки металевим метеоритів шести різних класів. Їх проаналізували на вміст ізотопів вольфраму і молібдену.
Результати ізотопного аналізу: метеорити виникли хоча і одночасно, і в двох різних регіонах хмари. Цей просторовий розрив «будівельного матеріалу» почався приблизно через мільйон років після виникнення Сонячної системи і тривав близько трьох мільйонів років, пояснили вчені.
«Тривалий просторовий розрив може відображати не просто великі відстані між обома резервуарами матеріалу, адже тоді вони б швидко змішалися», – говорить Крюер з колегами. На їх погляд, існує тільки одне пояснення: розрив обох ділянок у стародавньому хмарі викликав якийсь бар’єр.
Найімовірніше, цей бар’єр був ядром молодого Юпітера: «найбільш вірогідним механізмом розділення двох резервуарів матерії є акреция газового гіганта між ними, – констатують вчені. – Саме цей гігант розірвав акреционный диск і перешкоджав проникненню пилових частинок». Як найбільший газовий гігант Сонячної системи, Юпітер найкраще годиться для цієї ролі.
Але це означає, що Юпітер існував вже приблизно мільйон років після виникнення Сонячної системи, а його розміри досягали принаймні 20 мас Землі, бо лише в такому випадку він би зміг створити розрив достатніх масштабів. Наступні майже три мільйони років газова планета росла далі аж до розмірів 50 мас Землі, пояснили вчені.
«Це робить Юпітер найстарішою планетою Сонячної системи», – кажуть Крюер і його колеги. Земля та інші кам’янисті планети, згідно з поширеною теорією, зростали повільно і тільки після розчинення стародавнього газового туману. З-за цього вони є досі швидше бідні на газ. Зате газові планети типу Юпітера, виникли значно швидше.
Нова датування Юпітера як старожила могло б пояснити і інші унікальні риси Сонячної системи: в жодній з відомих планетарних систем внутрішні планети не починаються так далеко і не є такими маленькими і бідними на газ, як у Сонячної. Досі причиною цього планетологи вважали передусім пізні міграції Юпітера.
Однак нові дані доводять, що раннє присутність Юпитерского ядра може пояснити, чому в Сонячній системі утворилися скоріше тендітні внутрішні планети. Молодий Юпітер розірвав первинне хмара, перешкодивши просування матерії ззовні. Так всередині було достатньо матеріалу для планет, що мають розміри Землі і менше, але для утворення великої Надземлі його виявилося мало, пояснили вчені.