Без Юпитера мы, возможно, сейчас бы жили на суперземле

Исследователи убедились, что Земля и Марс сформировались в результате слияния планетных эмбрионов и планетезималей, а не из мелкой пыли. Для этого они провели радиоизотопный анализ метеоритов, в том числе — с Марса.

Ученые выяснили, как сформировались Земля, Марс и другие планеты земной группы. Соответствующее исследование было опубликовано в журнале Science Advances, с его содержанием ознакомилась «Газета.Ru».

На протяжении долгого времени у исследователей существовали две возможные модели формирования каменистых планет Солнечной системы. Согласно первой, они образовались в результате столкновения протопланетных эмбрионов внутренней части системы. Вторая модель предполагает, что они собирались постепенно из мелких, миллиметровых частиц, прилетающих из внешней Солнечной системы, подобно ядрам газовых гигантов.

Чтобы выяснить, какая из моделей соответствует реальности, ученые решили проанализировать не только земные образцы, но и доставленные с Марса. Однако поскольку еще ни один космический аппарат не доставил частицы марсианской породы на Землю, исследователи воспользовались марсианскими метеоритами. Падение на Марс древних астероидов выбрасывало в космос крупные куски, некоторые из которых со временем попали на Землю. Всего было проанализировано 22 грамма марсианского материала из 17 метеоритов, упавших в разные эпохи.

Кристоф Буркхардт и его коллеги из Вестфальского университета имени Вильгельма (Германия) провели радиоизотопный анализ образцов земной и марсианской породы. Одни и те же с химической точки зрения атомы могут иметь разное число нейтронов в ядре, например, уран-234 и 238 имеют 142 и 146 нейтронов соответственно. Соотношение этих изотопов зависит от многих факторов, в том числе, от происхождения материала и истории существования.

Исследователи проанализировали соотношение изотопов титана, циркона и молибдена в марсианских и земных образцах, а также в метеоритах из внешней и внутренней части Солнечной системы.

Они обнаружили, что каменные породы Земли и Марса по изотопному составу больше похожи на метеориты из внутренней части системы, и лишь четыре процента состава происходят из внешней.

Анализ большого числа марсианских метеоритов позволил преодолеть неопределенность, выявленную в ходе предыдущих исследований, причиной которой была маленькая выборка.

«Лишь несколько процентов строительных блоков этих двух планет прилетели из-за орбиты Юпитера. Таким образом, мы ответили на фундаментальный вопрос, из чего состоит Земля, и это позволяет понять, как она сформировалась», – говорят авторы.

Несмотря на то, что в других планетных системах накопление мелких частиц может играть важную роль в формировании каменистых планет, в Солнечной системе этому мешает Юпитер. Его сильная гравитация собирает значительную часть пыли и мелких камней, орбиты которых иначе могли бы со временем сместиться к Солнцу.

«Нет никаких сомнений, что Юпитер, подобно «королю планет», повлиял на все, что происходит во внутренней Солнечной системе, – поясняют ученые. – Без Юпитера мы бы с вами, возможно, сейчас жили на суперземле или мини-нептуне».

Кроме того, исследование показало, что значительная доля пород Земли происходит из неизвестного источника. Судя по всему, эта часть материала сформировалась гораздо ближе к Солнцу, чем известные астероиды внутренней части системы. Ученые еще ни разу не натыкались на подобные метеориты, поскольку очень мал шанс, что такой астероид не упал бы на раннюю Землю, а мигрировал к поясу астероидов, где сохранился бы в течение эпох, чтобы упасть потом.

Таким образом, подводят итог ученые, подтвердилась модель формирования Земли, согласно которой она образовалась из множества планетных эмбрионов и планетезималей – небесных тел, состоящих из огромной массы пыли. Примером планетезимали может служить астероид Лютеция из Главного пояса.