Międzynarodowy zespół naukowców prezentuje nową hipotezę dotyczącą procesu formowania się Układu Słonecznego. W artykule opublikowanym na łamach czasopisma "Science" badacze z Wielkiej Brytanii, Niemiec i Szwajcarii przekonują, że nasz układ planetarny powstał w dwóch etapach, co może wyjaśnić nierównomierny rozkład pierwiastków w jego wewnętrznym i zewnętrznym rejonie.
Badacze z University of Oxford, LMU Munich, ETH Zurich, BGI Bayreuth i University of Zurich przeprowadzili serię numerycznych analiz, która wykazała, że ich hipoteza może wyjaśnić obecną postać Układu Słonecznego, składającego się z bliskich Słońcu planet skalistych: Merkurego, Wenus, Ziemi i Marsa, a także bardziej oddalonych planet gazowych: Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna.
W analizach tych wykorzystano najnowsze obserwacje pozasłonecznych układów planetarnych. Hipotezę potwierdziły też laboratoryjne badania składu meteorytów, w tym zawartej w nich wody i izotopów różnych pierwiastków.
Najnowsze obserwacje odległych układów pozasłonecznych potwierdzają, że w krążących wokół gwiazd dyskach akrecyjnych gazu i pyłu, z których z czasem tworzą się planety, istotne znaczenie ma tak zwana linia śniegu. Przed nią gazy występują w postaci lotnej, poza nią ulegają zestaleniu. W związku z tym w bliższej odległości od gwiazdy tworzą się planety skaliste, w dalszej gazowe.
Autorzy najnowszej pracy wykazali, że proces tworzenia planet przed linią śniegu zaczyna się dużo wcześniej niż poza nią, planety skaliste tworzą się wcześniej. To ma swoje czytelne konsekwencje. Planety skaliste zawierały jeszcze znaczącą ilość radioaktywnych pierwiastków, które rozgrzewały je i prowadziły do ich względnego wysuszenia. To dlatego na planetach wewnętrznych Układu Słonecznego jest stosunkowo niewiele wody. W tworzących się później planetach zewnętrznych tego efektu już nie było.
Zalążki planet, coraz większe okruchy materii, które stopniowo zbijają się tworząc w końcu planety nazywa się planetozymalami. W przypadku bliższego i bardziej odległego rejonu Układu Słonecznego ich ewolucja przebiegała nieco inaczej.
"Różne przedziały czasowe tworzenia się tych planetozymali oznaczają, że związane z procesami rozpadu promieniotwórczego pierwiastków radioaktywnych procesy ich rozgrzewania przebiegały inaczej. W wewnętrznych rejonach Układu Słonecznego planetozymale silnie się rozgrzewały, tworzyły oceany magmy, potem dość szybko żelazne jądra. Równocześnie wydzielało się dużo gazu, w tym pary wodnej i powstawały względnie suche planety" - tłumaczy pierwszy autor pracy, dr Tim Lichtenberg z Department of Atmospheric, Oceanic and Planetary Physics na Uniwersytecie w Oksfordzie.
Dla porównania, planetozymale w zewnętrznych rejonach Układu Słonecznego rozgrzewały się mniej, nie tworzyły tak dużych żelaznych jąder i nie pozbywały się tak dużych ilości gazów.
Autorzy podkreślają, że wewnętrzny, suchy rejon Układu Słonecznego oraz zewnętrzny i bardziej wilgotny rejon zewnętrzny na wczesnym etapie rozwoju zaczęły podążać dwiema ścieżkami ewolucji. To może otworzyć pole do nowych hipotez dotyczących tworzenia się atmosfer wokół podobnych do Ziemi planet pozasłonecznych i lepszego zrozumienia miejsca naszego Układu Słonecznego wśród wszystkich układów planetarnych naszej galaktyki.