Gdy powstawał Układ Słoneczny, wokół młodego Słońca znajdował się dysk gazu i pyłu. W kolejnych milionach lat ziarna pyłu skupiały się razem i tworzyły obiekty o rozmiarach kilometrowych, nazywane planetozymalami. Część planetozymali urosła potem do rozmiarów planet, a inne stały się prekursorami współczesnych planetoid. Naukowcy przypuszczają, że procesy te nie zachodziły w sposób liniowy – różne etapy rozwoju planetozymali odbywały się jednocześnie oraz nie każdy obszar w dysku miał odpowiednio sprzyjające warunki.

W najnowszych badaniach udało się zidentyfikować obszar w kształcie pierścienia, tuż za orbitą Jowisza jako bardzo wydajne siedlisko planetozymali. Pokazują to symulacje komputerowe. W trakcie dwóch milionów lat w rejonie tym powstały planetozymale o bardzo różnym składzie.

Współautorką badań jest polska astronomka dr Joanna Drążkowska, kierująca Grupą Lise Meitner w Instytucie Maxa Plancka ds. Badań Układu Słonecznego (MPS) w Getyndze w Niemczech. Jak tłumaczy dr Drążkowska, różne rodzaje planetozymali najwyraźniej powstały w tym samym rejonie wczesnego dysku pyłowo-gazowego, tylko w różnym czasie, a rejon tuż za orbitą Jowisza dawał do tego doskonałe warunki.

Badania skupiły się na okresie od dwóch do czterech milionów lat od powstania Układu Słonecznego. Wtedy Jowisz już zakreował całą materię ze swojego otoczenia, tworząc przerwę w dysku wzdłuż swojej orbity. Tuż za orbitą Jowisza utworzył się obszar podwyższonego ciśnienia gazu. Można powiedzieć, że powstała pułapka pyłowa. Doprowadziło to do nagromadzenia na tyle dużych ilości pyłu, że powstały grudki materii w formie kamyków. Wiadomo było z poprzednich badań, że kamyki mogą rosnąć do wielkości planetozymali już na takim wczesnym etapie, ale pozostawało pytanie, czy proces ten jest w stanie wytworzyć ciała o zróżnicowanym składzie.

Nowe badania pokazują, że w obszarze pułapki pyłowej w ciągu milionów lat jest możliwość uformowania się różnych populacji planetozymali. Poprzez symulacje komputerowe udało się nawet ustanowić powiązanie z pewnymi grupami meteorytów. Symulacje odtworzyły wiek i skład sześciu grup chondrytów węglistych (rodzaj meteorytów), sugerując ich pochodzenie z pułapki pyłowej za orbitą Jowisza.

W przeprowadzonych obliczeniach, drobnoziarnisty materiał i inkluzje w meteorytach odpowiadają dwóch rodzajom materiałów, które istniały w początkach Układu Słonecznego. Jeden to kruchy, rozdrobniony pył, a drugi to małe grudki bardziej stabilnego materiału. Drugi z wymienionych powstał w niektórych miejscach systemu planetarnego pod wpływem ciepła, a potem uległ rozproszeniu. Model uwzględnia więc zderzenia poszczególnych elementów (ich zlepianie się albo rozpadanie), ruch i gromadzenie się w całym dysku. Na przykład oba rodzaje materiałów przemieszczały się z zewnętrznego rejonu Układu Słonecznego w stronę Słońca, ale w różnym tempie. Orbita Jowisza była bardziej skuteczną barierą dla stabilnego materiału, a mniejszy pył przemieszczał się przez nią łatwiej. Proporcje pomiędzy obydwoma rodzajami materiału zmieniały się. Ostatecznie w badanym okresie wytworzyły się dwie osobne populacje planetozymali.

Dr Joanna Drążkowska uważa, iż na wczesnym etapie ewolucji Układu Słonecznego w pułapce pyłowej za orbitą Jowisza mogły powstawać także inne typy meteorytów niż chondryty węgliste, a ogólnie pułapki pyłowe mogły być preferowanym miejscem narodzin planetozymali.

Artykuł opisujący odkrycie ukazał się w „The Astrophysical Journal”. Pierwsza autorką pracy jest Nerea Gurrutxaga, doktorantka w Instytucie Maxa Plancka ds. Badań Układu Słonecznego. (PAP)

cza/ agt/