Астрономы раскрыли главный секрет рождения Земли и других планет

Наблюдения за окраинами Солнечной системы помогли астрономам понять, как мелкая космическая "галька" слепливается и превращается в относительно крупные зародыши планет. Это открытие поможет раскрыть историю формирования Земли и найти ее "кузин" у других звезд, пишут ученые в журнале Nature Astronomy.

"В Солнечной сохранилось огромное число артефактов, способных раскрыть тайны рождения планет. Их очень тяжело расшифровать, однако совместная работа теоретиков и наблюдателей позволила нам понять, как начинается и заканчивается процесс формирования их зародышей", — отметил Дэвид Несворны (David Nesvorny) из Юго-Западного исследовательского института в Боулдере (США).

Сегодня у ученых почти нет сомнений в том, что планеты начинают свое рождение внутри плоского газопылевого диска, заполненного мелкими частицами пыли и плотными клубами газа, а их формирование заканчивается в ходе серий столкновений планетизималей – "зародышей" планет размером с Весту или Цереру, а также крупных комет и астероидов.

"Посередине" между ними зияет теоретическая пустота – пока планетологи не пришли к единому мнению насчет того, что происходит после слепления единичных зерен пыли в относительно небольшие комки размером в сантиметр. Существует несколько разных теорий, проверка которых была невозможна до последнего времени.

Ответ на эту загадку планетологи пытаются найти двумя путями – наблюдая за новорожденными планетными системами при помощи микроволновых телескопов, и изучая зерна пыли, сохранившиеся в недрах комет с времен рождения Земли. Первые исследования такого рода были проведены в 2014 и 2015 годах зондом "Розетта" и спускаемым модулем "Фила", сброшенном на поверхность кометы Чурюмова-Герасименко в ноябре 2014 года.

Несворны и его коллеги выяснили, что ответ на этот вопрос можно найти еще в одном месте – на окраинах Солнечной системы, где обитает огромное множество карликовых планет. Некоторые из них вращаются в противоположном направлении по отношению к Земле и остальным планетам, или же их орбиты наклонены под большим углом к "блину" нашей планетой семьи.

Вдобавок, многие из них оказались не одиночными, а двойными малыми небесными телами , чьи "половинки" или вращаются друг вокруг друга на очень небольшом расстоянии, или же соприкасаются. Именно так устроена карликовая планета Ультима Туле, "плоский мир", который недавно изучил зонд New Horizons.

Подобные свойства абсолютно не характерны для "больших" миров нашей планетной семьи и они, как показали расчеты американских планетологов, могут отражать в себе то, как формировались первые планетизимали.

К примеру, многие ученые предполагают, что "зародыши" планет зародились благодаря тому, что протопланетный диск был неоднороден по своей структуре. Внутри него содержались как относительно разреженные, так и плотные участки, где пыли, газа и космической "гальки" было больше.

Эти неоднородности и порождаемые ими аэродинамические силы будут заставлять другие частицы материи сбиваться в кучи в подобных точках, что быстро приводит к формированию достаточно крупных планетизималей. Почти все из них, как показали расчеты Несворны и его коллег, будут объединены в пары, причем они будут вращаться друг вокруг друга в том же направлении, как и вокруг Солнца.

Руководствуясь этой идеей, авторы статьи проследили за движением нескольких десятков двойных карликовых планет, используя орбитальную обсерваторию "Хаббл" и наземный телескоп Кека на Гавайских островах. Оказалось, что больше 80% объектов было устроено так, как предсказывала эта теория, что свидетельствует в пользу ее справедливости.

Как надеются ученые, новые порции данных, которые New Horizons передаст на Землю в ближайшие месяцы и годы, помогут им уточнить эти выкладки и раскрыть новые тайны рождения зародышей планет.