Sluneční soustava vznikla ve dvou etapách

Mezinárodní tým vědeckých pracovníků z University of Oxford, LMU Munich, ETH Zurich, BGI Bayreuth a University of Zurich objevili, že dvoustupňový proces formování mladé Sluneční soustavy může vysvětlit chronologii a nesoulad v těkavých látkách a izotopovém složení mezi vnitřní a vnější Sluneční soustavou.

Jejich objev byl publikován 22. ledna 2021 v časopise Science.

Článek představuje novou teoretickou konstrukci formování a uspořádání Sluneční soustavy, která může vysvětlit několik klíčových vlastností terestrických planet (jako je Země, Venuše a Mars), vnější části planetárního systému (jako je Jupiter), a také složení asteroidů a rodin meteoritů. Týmová práce navrhuje a spojuje nedávné pokroky v astronomii (zejména při pozorování jiných planetárních soustav během jejich vývoje) a meteorické astronomie – laboratorní experimenty a analýzy izotopů, železa a vody obsažené v meteoritech.

Navržená kombinace astrofyzikálních a geofyzikálních jevů v průběhu nejranější vývojové fáze Slunce a celé Sluneční soustavy může vysvětlit, proč planety ve vnitřní části planetárního systému jsou malé a suché s malým obsahem vody, zatímco planety ve vnější části Sluneční soustavy jsou velké a mokré s vysokým obsahem vody. Vysvětluje to záznam v meteoritech na základě formování planet ve dvou odlišných krocích. Vnitřní terestrické protoplanety se spojovaly dříve a byly vnitřně zahřívány silným radioaktivním rozpadem; tím docházelo k jejich vysušování a k odlišení vnitřních suchým těles od vnější mokré populace planet. Má to několik důsledků pro distribuci a nezbytné podmínky pro formování planet podobných Zemi v extrasolárních planetárních soustavách.

Numerické experimenty vykonané mezioborovým vědeckým týmem prokázaly, že relativní chronologie raného počátku a pozdní ukončení akrece těles ve vnitřní oblasti Sluneční soustavy a pozdější prudký začátek mnohem rychlejší akrece planet ve vnější oblasti Sluneční soustavy může být vysvětlen na základě dvou odlišných epoch formování planetesimál – základních stavebních bloků planet. Nedávná pozorování protoplanetárních disků ukázala, že střední rovina disku, kde planety vznikají, má relativně nízkou hladinu turbulencí. Za takových podmínek jsou interakce mezi prachovými zrníčky ukotveny v disku plynu a vodní páry kolem orbitální pozice, kde hmota přechází z plynu do ledové fáze (tzv. sněžná čára). Mohlo to spustit prvotní vytváření planetesimál ve vnitřní části Sluneční soustavy a další pak později a ve větší vzdálenosti, kde vznikala ledová tělesa.

Dvě odlišné epizody vzniku populace planetesimál, které na sebe dále nabalovaly materiál z okolního disku prostřednictvím vzájemných kolizí, mají za následek odlišné geofyzikální módy interního vývoje utvářejícího protoplanety. Tim Lichtenberg z Department of Atmospheric, Oceanic and Planetary Physics at the University of Oxford a hlavní autor studie, poznamenává: „Rozdílné časové intervaly vzniku těchto populací planetesimál znamenají, že jejich vnitřní tepelný motor radioaktivního rozpadu prvků je podstatně odlišný.“

Planetesimály ve vnitřní oblasti Sluneční soustavy se staly velmi horkými, s vytvořenými vnitřními oceány magmatu, rychle vytvářejícími železná jádra a odplynování jejich počátečního těkavého obsahu. Nakonec skončila svým složením v podobě suchých planet. Naopak planetesimály ve vnější  oblasti Sluneční soustavy se zformovaly později, a proto tedy u nich probíhal v podstatně menší míře vnitřní ohřev, a tudíž i omezené vytváření železného jádra a uvolňování těkavých látek.

Nejdříve zformovaná a suchá oblast vnitřní Sluneční soustavy a později zformovaná vnější oblast planetární soustavy byly proto postaveny na dvou rozdílných vývojových cestách velmi brzy v počáteční fázi jejich historie. To otevírá nové přístupy k porozumění původu nejranějších atmosfér na planetách podobných Zemi a pozice Sluneční soustavy v kontextu exoplanetárních soustav napříč naší Galaxií.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] scitechdaily.com

Převzato: Hvězdárna Valašské Meziříčí