Jowisz uznany za najstarszą planetę układu słonecznego

Piotr Urbaniak 7 lat temu

Jowisz uformował się w geologicznym „mgnieniu oka”. W Proceedings of the National Adacemy of Sciences naukowcy ogłosili, że jego skaliste jądro zakrzepło mniej niż milion lat po powstaniu układu słonecznego. W ciągu kolejnych 2-3 milionów lat jądro rozrosło się do 50-krotności masy Ziemi.

Naukowcy tworzyli już modele narodzin Jowisza, ale „dzięki tym badaniom po raz pierwszy możemy orzec coś o Jowiszu na podstawie pomiarów wykonanych w laboratorium” powiedział współautor badań Thomas Kruijer, naukowiec z Lawrence Livermore National Laboratory w Kalifornii.

Aby odkryć prawdę o powstaniu planety, naukowcy przeanalizowali starożytne meteoryty, czyli pozaziemskie materiały, które wylądowały na Ziemi.

Układ Słoneczny powstał jako dysk z pyłu i gazu 4,6 miliarda lat temu. Ze wszystkich planet najwcześniej pojawiły się gazowe giganty, a następnie skalisto-metalowe światy takie jak Ziemia. Jowisz był z nich największy.

Choć większość jego masy stanowi gaz, Jowisz jest 300 razy cięższy od ziemi. Właśnie dlatego naukowcy zakładają, że był on najstarszą planetą, która uszczknęła więcej materiałów z dysku, zanim pojawiły się młodsze ciała niebieskie.

Nowe badania potwierdzają tezę o pierworodności Jowisza. Gdy planeta się formowała, zgromadziła bardzo dużo gazu oraz pyłu, krążąc dookoła Słońca.

Ponadto zadziałała również jako bariera, która osłaniała wewnętrzny układ słoneczny przed meteorytami. Gdy miał on milion lat, grawitacja Jowisza była dość silna, aby nie pozwolić kosmicznym skałom przebić jej orbity niczym ochroniarz w klubie, który każe spóźnialskim poczekać przed wejściem.

“W ciągu miliona lat Jowisz urósł na tyle, aby oddzielić zewnętrzny Układ Słoneczny, od wewnętrznego” mówi Brandon Johson z Brown University, naukowiec, który nie miał nic wspólnego z nowymi badaniami.

Gdy układ słoneczny miał około 4 miliony lat, Jowisz osiągnął rozmiar 50 razy większy niż Ziemia i zbliżył się ku Słońcu. Ochroniarz nie pilnował już więc tak dokładnie, a zewnętrzne asteroidy wymieszały się z tymi wewnątrz układu.

Dziś tworzą one jeden pas, który oddziela Jowisza od Marsa. Tamtejsze skały trafiają na Ziemię, gdzie naukowcy mogą je badać.

Nowe badania dowodzą, że Jowisz tymczasowo podzielił meteoryty w układzie słonecznym na dwie grupy: te między Jowiszem a Słońcem i te za planetą.

Jeśli na twoje podwórko spadną kawałki wewnętrznych i zewnętrznych skał, a my poczekamy, aż ostygną i opadnie kurz, nie zauważymy między nimi żadnej różnicy, ale możemy zmierzyć konkretne sygnatury chemiczne w meteorytach, które wskazują nie tylko na ich wiek, ale również grupę, do której należą.

Kruijer mówi, że dopiero ostatnie zdobyte technologiczne pozwoliły naukowcom zmierzyć różnice między obiema kategoriami.

Według nowej analizy grupy meteorytów rozdzieliły się milion lat po powstaniu układu słonecznego i pozostały w takim stanie do ponownego podziału 3 miliony lat później. Co niezwykle ważne, obydwie grupy istniały równocześnie przez kilka milionów lat.

„To nie mogła być tymczasowa zmiana, tylko wyraźny podział w przestrzeni” mówi Kruijer.

Coś musiało je rozdzielać. Według autorów badań najbardziej prawdopodobnym winowajcą tego stanu rzeczy był młody Jowisz. Trudno wyobrazić sobie inne wytłumaczenie.

„To ciekawe badania, które prowadzą do fascynujących wniosków, a te z kolei zgadzają się z naszym aktualnym pojmowaniem tego zjawiska” mówi Konstantin Batygin, astrofizyk z California Institute of Technology, który nie brał udziału w badaniach.

Batygin twierdzi, że astronomowie są jak detektywi, którzy przeszukują miejsce pod kątem wskazówek na temat tego, co się wydarzyło.

“Na miejscu zbrodni małe plamy z krwi na suficie powiedzą ci więcej niż odcięte kończyny”.

W tej metaforze planet są odciętymi kończynami, a meteoryty – krwią. Naukowiec dodaje jednak, że, tak jak w kryminologii, tego typu problemy zawsze budzą wątpliwości.

Kevin Walsh, astronom z Southwest Research Institute w Colorado, który nie brał udziału w tych badaniach, twierdzi, że być może to struktura dysku doprowadziła do izolacji meteorytów.

„Głównym założeniem autorów badań jest koncepcja, że Jowisz musiał się formować, aby oddzielić te asteroidy, gdy same się formowały” mówi Walsh. „Niewykluczone, że w bardzo naiwny sposób rozumiemy sposób, w jaki asteroidy poruszały się po wczesnym Układzie Słonecznym. Być może ogromny Jowisz nie był konieczny”.

Koncepcja starego Jowisza zgadza się jednak z innymi poglądami na temat wczesnego Układu Słonecznego.

Jeden z nich, nazywany hipotezą wielkiej fastrygi, opiera się na założeniu, że Jowisz jest wędrowcem. Według tej koncepcji zaprezentowanej przez Walsha i innych naukowców 2011, planeta zaczęła się kierować do środka układu słonecznego.

Oczywiście mowa o czasach przed powstaniem Saturna, który ściągnął nieco Jowisza do tyłu. Ten wahadłowy ruch mógł być odpowiedzialny między innymi za wymieszanie się meteorytów i utworzenie jednego pasa.

Możliwe, że ten młody i potężny Jowisz jest odpowiedzialny za małą Ziemię o cienkiej atmosferze. „Mieszkamy w dość dziwnym świecie z galaktycznego punktu widzenia” mówi Bartygin.

Ziemia, która uformowała się około 100 milionów lat po słonecznej mgławicy, miała za małą grawitację, aby rozwinąć „nieznośną atmosferę wodorowo-tlenową” znalezioną na innych planetach.

Podziękujcie Jowiszowi za zabranie jej większości surowców…

Poszukiwacze dalekich planet obserwujący inne układy słoneczne odkryli kilka super-Ziemi – planet większych niż nasza, ale mniejszych niż gazowe giganty takie jak Neptun. Niektóre planety pozasłoneczne są wielkości dwóch Ziemi i nadają się do życia i krążą wokół swoich gwiazd

Kruijer spekuluje, że młody Jowisz był powodem, dla którego w naszym układzie słonecznym nie ma żadnych super-Ziemi.

W tym świetle Jowisz stanowi filar układu słonecznego. „Nawet w swoich wczesnych latach Jowisz kontrolował dynamikę i ewolucję reszty planet” twierdzi Johnson.