Юный странствующий Юпитер мог вычистить внутреннюю Солнечную систему

Блуждающий крошка-Юпитер может объяснить, почему у нас нет планет ближе к Солнцу, чем Меркурий, и почему внутренние планеты такие маленькие, утверждает новое исследование. Ядро Юпитера могло сформироваться близко к Солнцу, а затем пробиться через зону строительства твердых планет. По мере того, как младенец-Юпитер продвигался, он поглощал часть материала, а часть расталкивал. В результате внутренние планеты голодали — Меркурий, Венера, Земля и Марс не получали достаточно сырого материала и остались маленькими. Другие планеты ближе к Солнцу вообще не сформировались. Так считает планетолог Шон Реймонд и его коллеги. Их работа была опубликована на днях в ежемесячных записках Королевского астрономического общества.

«Когда я впервые к этому пришел, то решил, что это смешно, — говорит Реймонд, работающий в Лаборатории астрофизики в Бордо, Франция. — Эта модель безумна, но она держится».

Твердые планеты, прижимающиеся к своим солнцам, распространены в нашей галактике. Многие системы, обнаруженные космическим телескопом Кеплер, имеют несколько планет — значительно больше Земли — зажатые на орбите меньше орбиты Меркурия. Хотя Кеплер невольно ищет именно сжатые солнечные системы, ученые задаются вопросом, почему между Солнцем и Меркурием такая большая пропасть.

Ученые подозревают, что внутренние планеты нашей Солнечной системы образовались 4,6 миллиарда лет назад из пояса обломков, растянувшегося между текущими орбитами Венеры и Земли. Меркурий и Марс были построены из материала по краям этого пояса, что объясняет их небольшие размеры. Юпитер, как полагают, сформировался значительно дальше и создал внешнюю кромку пояса. Что же сформировало внутренний край, остается непонятным.

Реймонд и его коллеги провели компьютерное моделирование, чтобы посмотреть, что произойдет с внутренней Солнечной системой, если тело в три раза тяжелее Земли появится в пределах орбиты Меркурия и затем мигрирует в сторону от Солнца. Они обнаружили, что если нарушитель не будет двигаться слишком быстро или слишком медленно, он будет вычищать внутренние части диска и пыли, окружающего молодое Солнце, и оставит достаточно материала, чтобы образовались твердые планеты.

Реймонд и коллеги обнаружили также, что юный Юпитер мог насобирать достаточно мусора, чтобы сформировать второе ядро — и подтолкнуть его в сторону от Солнца. Это второе ядро могло стать зерном, из которого вырос Сатурн. Гравитация Юпитера также могла насобирать обломков в пояс астероидов. Реймонд говорит, что это могло бы объяснить происхождение железных метеоритов, которые, как считают многие, образовались относительно близко к Солнцу.

То, что Юпитер пропахал внутреннюю Солнечную систему, вполне правдоподобно, считает Сурав Чаттерджи, астрофизик Северо-Западного университета в Эванстоне. Но у такой теории могут быть подводные камни.

Построить гигантское планетарное ядро в пределах орбиты Меркурия несложно, говорит он. Галька и валуны в зарождающейся Солнечной системе, вероятнее всего, двигались по направлению внутрь. Они могли подобраться близко к Солнцу, где солнечные магнитные поля создали турбулентность и уловили падающий материал. Если хотя бы часть этого мусора слипнется, образуется каменный шарик в несколько раз массивнее Земли.

И все же прото-Юпитер, который движется к внешней Солнечной системе, вызывает много вопросов, говорит Чаттерджи. Гравитационные взаимодействия со спиральными волнами в диске, окружающем Солнце, могут толкнуть новорожденную планету как внутрь, так и наружу. Но как быстро, как далеко и в каком направлении движется планета, зависит от свойств вроде температуры диска и его плотности, что Реймонд и его коллеги охотно признают. Их моделирование предлагает и упрощает дисковые характеристики, чтобы увидеть, возможно ли такое изнаночное строительство Солнечной системы.

«Мы выстраиваем логическую цепочку, которая показывает, что эта идея не лишена смысла, — говорит Реймонд. — Мы не утверждаем, что это случилось. Но если да, то что?».