Твердые поверхности Земли и умеренный климат могут быть частично обусловлены массивной звездой в среде рождения Солнца, согласно новым компьютерным моделированиям формирования планет.

Планетные системы, рожденные в плотных и массивных областях звездообразования, наследуют значительные количества Алюминия-26, который высыхает своими строительными блоками до аккреции (слева). Планеты, образованные в областях формирования звезд с малой массой, аккрецируют многие богатые водой тела и становятся океанскими мирами (справа). Фото: Тибо Роджер

Без радиоактивных элементов звезды, введенных в раннюю солнечную систему, наша родная планета могла бы стать враждебным океаническим миром, покрытым глобальными ледяными щитами.

«Результаты нашего моделирования показывают, что существует два качественно разных типа планетных систем», – сказал Тим Лихтенберг из Национального центра компетенций в области исследований планет в Швейцарии. «Есть те, которые похожи на нашу солнечную систему, на планетах которых мало воды, и те, в которых в основном создаются океанические миры, потому что вокруг их основной системы не было массивной звезды».

Лихтенберг и его коллеги, в том числе астроном Мичиганского университета Майкл Мейер, изначально были заинтригованы той ролью, которую потенциальное присутствие массивной звезды сыграло в формировании планеты.

Мейер сказал, что моделирование помогает решить некоторые вопросы, в то же время поднимая другие.

«Приятно знать, что радиоактивные элементы могут помочь сделать влажную систему более сухой, и иметь объяснение того, почему планеты в одной и той же системе обладают такими же свойствами», – сказал Мейер.

«Но радиоактивного отопления может быть недостаточно. Как мы можем объяснить нашу Землю, которая действительно очень сухая по сравнению с планетами, сформированными в наших моделях? Возможно, наличие Юпитера там, где это также важно для предотвращения попадания большинства ледяных тел во внутреннюю солнечную систему ».

Исследователи говорят, что в то время как вода покрывает более двух третей поверхности Земли, в астрономических терминах внутренние земные планеты нашей солнечной системы очень сухие – к счастью, потому что слишком много хорошего может принести больше вреда, чем пользы.

Все планеты имеют ядро, мантию (внутренний слой) и земную кору. Если содержание воды на скалистой планете значительно больше, чем на Земле, мантия покрыта глубоким глобальным океаном и непроницаемым слоем льда на дне океана. Это предотвращает геохимические процессы, такие как углеродный цикл на Земле, которые стабилизируют климат и создают поверхностные условия, способствующие жизни, какой мы ее знаем.

Исследователи разработали компьютерные модели для моделирования формирования планет из их строительных блоков, так называемых планетезималей – скалистых тел размером, вероятно, в десятки километров. Во время рождения планетной системы планетезимали образуются в диске из пыли и газа вокруг молодой звезды и превращаются в планетарные зародыши.

Радиоактивный тепловой двигатель

Когда эти планетезимали нагреваются изнутри, часть первоначального содержания водяного льда испаряется и уходит в космос, прежде чем его можно доставить на саму планету.

Это внутреннее нагревание могло произойти вскоре после рождения нашей солнечной системы 4,6 миллиарда лет назад, как предполагают первичные следы в метеоритах, и все еще может происходить во многих местах.

В тот момент, когда образовалось прото-Солнце, в космической окрестности произошла сверхновая. Радиоактивные элементы, в том числе алюминий-26, были слиты в этой умирающей массивной звезде и попали в нашу молодую солнечную систему либо от ее чрезмерного звездного ветра, либо от выброса сверхновой после взрыва.

Исследователи говорят, что количественные прогнозы из этой работы помогут космическим телескопам ближайшего будущего, предназначенным для охоты на внесолнечные планеты, отследить потенциальные следы и различия в составах планет и уточнить прогнозируемые последствия механизма дегидратации Al-26.

Они с нетерпением ждут запуска предстоящих космических миссий, с помощью которых будут наблюдаться экзопланеты размером с Землю за пределами нашей Солнечной системы. Это приблизит человечество к пониманию того, является ли наша родная планета единственной в своем роде или существует «бесконечность миров такого же рода, как наш».

Их исследование появляется в Природе Астрономии. Среди других исследователей – Швейцарский федеральный технологический институт, Университет Байройта и Университет Берна.

По материалам phys.org