Що вплинуло на склад планет у нашій Сонячній системі?

Шляхом моделювання еволюції протопланетного диска вчені визначили, чому склад кам′янистих планет та метеоритів нашої Сонячної системи не корелює зі складом Сонця.

Про це розповідають у Гарвард-Смітсонівському Центрі астрофізики (CfA).

Планети та їхні зорі утворюються з одного й того ж резервуара небулярної туманності, тому їх хімічний склад має корелювати, однак спостережувані склади планет не повністю збігаються зі складами їхніх центральних зір.

У нашій Сонячній системі, наприклад, усі скелясті планети та планетезималі містять майже сонячні пропорції тугоплавких елементів (елементів, таких як алюміній, які конденсуються з газу, коли температура падає нижче приблизно 1500 Кельвінів), але збіднені на леткі елементи (ті, що випаровуються, наприклад азот). Астрономи вважають, що планети були утворені у результаті коалесценції вже сконденсованого мінерального пилу.

Коли початкове, холодне ядро молекулярної хмари руйнується та формується диск, нагрівання від нової зорі (плюс в’язкість диска) може випарувати частину первинного конденсованого матеріалу, що змушує послідовності конденсації починатися заново, але вже при більш високих температурах і тиску, які розвиваються відносно швидко.

Астрономи також аналізують метеорити різних типів, щоб визначити їхній хімічний склад.

Залежно від властивостей початкового ядра молекулярної хмари та диска, температури, що виникають під час формування планети, могли бути недостатніми для випаровування найбільш тугоплавких матеріалів, які попередньо існували. Оскільки різні мінерали в планетезималях конденсуються в різних умовах, часі та місцях, загальна ситуація є комплексною, що ускладнює розуміння спостережуваної хімії планет.

Геолог CfA Михайло Петаєв та його колеги змоделювали колапс ядра молекулярної хмари та утворення зорі, диска й планет, а також проаналізували еволюційний розподіл температур по диску, щоб зробити висновок про послідовність конденсації мінералів.

Вони виявили, що властивості початкового ядра хмари значно впливають на максимальні температури, що досягаються в диску, і на результівний склад планет та астероїдів; максимальна температура виникає приблизно в кінці фази колапсу, через кілька сотень тисяч років.

Вони також виявили, що, хоча склад зірки подібний складу ядра молекулярної хмари, зоря може бути дещо збідненою деякими з найбільш тугоплавких елементів, і, таким чином, зоряний склад може не бути хорошим наближенням до початкового складу ядра. Тільки ядра хмар з високою початковою температурою (або низьким обертанням диска) призведуть до утворення планет, багатих на тугоплавкі елементи.

Що важливо, як вони прийшли до висновку, для відтворення складу, що спостерігається у метеоритів Сонячної системи та планет земної групи, початкове ядро або ​​мало рідкісні властивості, як-от температура близько 2000 Кельвінів (значно вище очікуваного медіанного значення 1250 Кельвінів), або інше джерело нагрівання мало б підвищити температуру протопланетного диска.

Дослідження було опубліковано у журналі "Щомісячні повідомлення Королівського астрономічного товариства".

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.