Oblast za Jupiterem byla „líhní“ pro šest typů mateřských těles meteoritů, odhaluje studie

Vědci z Max Planckova institutu pro výzkum sluneční soustavy (MPS) přišli s novým objevem, který mění pohled na vznik mateřských těles meteoritů.

Vědci z Max Planckova institutu pro výzkum sluneční soustavy (MPS) přišli s novým objevem, který mění pohled na vznik mateřských těles meteoritů. Jejich počítačové simulace poprvé ukazují, že prstencová oblast těsně za oběžnou dráhou Jupiteru fungovala jako mimořádně efektivní a „pluripotentní“ líheň planetesimálů – tedy kilometrových kusů prachu a plynu, které jsou předchůdci dnešních asteroidů a planet.

Studie, publikovaná v časopise The Astrophysical Journal, se zaměřila na období přibližně dva až čtyři miliony let po zrození sluneční soustavy. V té době již Jupiter shromáždil většinu hmoty ve svém okolí a vytvořil mezeru v disku plynu a prachu. Právě za touto mezerou se podle současných poznatků vytvořila prstencová oblast se zvýšeným tlakem plynu, která fungovala jako „prachová past“. V této pasti se hromadil prach a drobné kamínky, které se postupně shlukovaly do větších těles.

Ačkoliv bylo již dříve známo, že prachové pasti mohou vést ke vzniku planetesimálů, nebylo jasné, zda by tento proces mohl v průběhu milionů let produkovat tělesa s velmi odlišným složením. Nová studie však ukazuje, že v prachových pastech se mohou po miliony let formovat různorodé populace planetesimálů. „Různé typy planetesimálů se zjevně tvořily ve stejné oblasti raného disku prachu a plynu, jen v různých časech. Oblast těsně za oběžnou dráhou Jupiteru pro to nabízela vynikající podmínky,“ uvedla Joanna Drążkowska, vedoucí skupiny Lise Meitner pro formování planet.

Výsledky simulací se poprvé podařilo přesně propojit s laboratorními studiemi meteoritů, což je pro teorie formování planet klíčové. Většina meteoritů jsou fragmenty planetesimálů, které se od svého vzniku téměř nezměnily. Uhlíkaté chondrity, kamenné meteority bohaté na uhlík, se podle laboratorních studií pravděpodobně formovaly právě za oběžnou dráhou Jupiteru v simulovaném časovém období. Vědci rozlišují šest skupin uhlíkatých chondritů, které se liší stářím a složením – některé jsou křehké a tvořené jemnozrnným materiálem, jiné jsou robustnější a obsahují viditelné inkluze.

Simulace vědců dokázaly reprodukovat stáří a složení všech šesti skupin uhlíkatých chondritů. Jemnozrnný materiál a inkluze v simulacích odpovídaly dvěma typům materiálu v rané sluneční soustavě: křehkému prachu a stabilnějším shlukům. Model zohledňoval srážky jednotlivých částic, jejich rozpadání či slepování, a také jejich pohyb a koncentraci v celém plynném disku. Jupiterova oběžná dráha fungovala jako účinnější bariéra pro větší, stabilnější částice než pro menší prach. Postupem času se tak v oblasti za Jupiterem hromadily oba typy hmoty v různém poměru, což vedlo ke vzniku jasně odlišitelných generací planetesimálů.

„Pro naše simulace bylo klíčové modelovat chování a interakci obou materiálů v malém i velkém měřítku,“ vysvětlila Nerea Gurrutxaga, doktorandka MPS a první autorka práce. Vědci se domnívají, že prachové pasti byly preferovanými rodišti planetesimálů v naší sluneční soustavě, a je možné, že v dřívější fázi se v prachové pasti za Jupiterem formovaly i jiné typy meteoritů než uhlíkaté chondrity. Tento výzkum tak poskytuje cenný „dotykový kámen“ pro teorie planetární formace a prohlubuje naše porozumění vzniku našeho solárního systému.