Když přijde na začátek naší sluneční soustavy, má Jupiter pochybnou pověst. Nějakým způsobem sloužil jako obránce Země, jeho gravitace vypouštěla nebezpečné trosky od skalnatých planet. Současně mohl Jupiter vrhnout i materiál dovnitř a narazil do asteroidů bohatých na vodík a planetárních embryí nebo planetesimálů na přeplněné mladé pozemské planety.
Související obsah
- Jupiterův blesk je více podobný Zemi, než jsme si mysleli
- Jak mladý Jupiter působil jako ochránce i ničitel
Nyní vědci naznačují, že tím Jupiter a další plynoví obři pravděpodobně přispěli do skalnatých světů něčemu jinému: vodě.
Nejmasivnější světy mohou mít shepherded vodu-bohaté trosky z vnější sluneční soustavy k pádu na skalnaté světy. A nový výzkum naznačuje, že dodávka kapaliny, klíčové ingredience pro život, jak ji známe, nemusí mít štěstí. Místo toho by všechny planetární systémy, které měly to štěstí, že mohly na svém okraji hostit plynného obra, měly na své skalnaté vnitřní planety automaticky padat materiál bohatý na vodu.
Poté, co se plynní obři plně rozvinuli, mohou být zbytky, které vrhají dovnitř, nebezpečné. Ale během klíčové fáze jejich narození hodili materiál bohatý na vodík, který se navine, uzamčený do zemské kůry a pláště, a později se objevil, aby se spojil s kyslíkem a stal se vodou.
"V procesu formace posílají tuto velkou hromadu planetesimálů všude a někteří bash na pozemské planety, " řekl Sean Raymond, astronom, který studuje vývoj planet na francouzské univerzitě v Bordeaux a hlavní autor studie publikováno v časopise Icarus . Modelováním úlohy plynných obrů v rané sluneční soustavě Raymond zjistil, že obří planety různých velikostí nevyhnutelně vrhaly vodu bohatý materiál do vnitřního systému, kde jej mohly skalnaté světy potenciálně držet jako kapalnou vodu na svých površích.
Voda je samozřejmě klíčovou složkou pro vývoj života, jak ji známe na Zemi. Takže pokud jde o lovecké světy mimo sluneční soustavu, jsou skalní světy schopné pojmout drahocennou tekutinu považovány za nejlepší lovecký teritorium pro mimozemský život. Od 80. let se vědci snažili zjistit, jak voda dorazila na Zemi. Dnes jsou asteroidy bohaté na uhlík hlavním podezřelým.
V mladé sluneční soustavě byly srážky časté a oběžné dráhy se kříže navzájem a rané asteroidy byly stále snadno ovlivněny blízkými střety s jinými planetami, jejichž gravitace je házela směrem ke skalnatým světům. „Myslím, že je to velmi zajímavý příběh, a ten, který je zásadní, pokud se snažíte pochopit, jak si vyrobíte obyvatelné planety, “řekl astrochemik Conel Alexander, který studuje primitivní meteority z těchto asteroidů.
Asi před 4, 5 miliardami let se planety zrodil oblak plynu, který zůstal po vytvoření slunce. Plyn visel miliony let a ovlivňoval pohyb planet a jejich složky bohaté na skály. Rostoucí teploty znamenaly, že vodík, stavební blok vody, byl uvězněn v ledu v chladnějších oblastech sluneční soustavy, daleko mimo dosah Země.
Zdálo se, že naše planeta byla předurčena být suchá a neúrodná pustina. Tak, co se stalo?
"Směšně jednoduchý koncept"
V posledních letech modely naší sluneční soustavy ukázaly, že plynové giganty s největší pravděpodobností podstoupily složitý tanec, než skončily na svých současných místech. Neptun a Uran se pravděpodobně formovali blíže ke slunci než dnes. Nakonec se přesunuli ven a obchodovali s místy podél cesty. Tento proces, známý jako model z Nice, má podle všeho podnět k pozdnímu těžkému bombardování, což je vrchol ledových dopadů asi 600 milionů let po vytvoření sluneční soustavy.
Saturn a Jupiter možná podstoupili ještě více trýznivou cestu, kterou před cestou do vnitřní sluneční soustavy orali přes asteroidový pás, než obrátili kurz a vydali se zpět ven. Cestou také poslali asteroidy, které se zhroutily směrem k Zemi. Toto je známé jako model Grand Tack, který Raymond pomáhal formulovat v roce 2008.
Asi v té době se Raymond poprvé začal zajímat o to, jak mohl Jupiter formovat dodávku vody v časné sluneční soustavě. Jeho modelování však bylo ovlivněno drobným problémem s programováním, který se nemohl třást. Tento problém vyřešil příchod postdoktorského vědce Andre Izidora, téměř o deset let později.
„Izidoro našel bug, který jsem měl roky za půl hodiny, “ říká Raymond smutně. "Byl jsem opravdu šťastný, že ho našel, abychom mohli projekt skutečně udělat."
Podle nového modelu, jak se plynný gigant zvětšuje a spotřebovává více materiálu, jeho rostoucí gravitace destabilizuje nedaleké protoplanety. Tah dosud přítomného plynu z mlhoviny ovlivňuje to, jak se trosky pohybují sluneční soustavou, a posílá jejich část dovnitř směrem k vnitřní sluneční soustavě. Část tohoto materiálu se zachytila v asteroidním pásu a naplnila ho asteroidy bohatými na uhlík, jejichž obsah vody je tak podobný jako u Země.
Raymond říká, že původně byly asteroidy bohaté na uhlík rozptýleny po celé oblasti, která se pohybovala od 5 do 20násobku vzdálenosti Země-Slunce. „Musí pokrýt celou sluneční soustavu, “ říká.
Ale Alexander, který studuje asteroidy bohaté na uhlík, má podezření, že region byl menší, přičemž většina podezřelých se formovala těsně mimo Jupiterovu orbitu. Přesto si myslí, že Raymondův model odvádí dobrou práci, když vysvětluje, jak byl materiál bohatý na vodu dodán na Zemi, což hypotézu nazývá „naprosto rozumnou“.
„Je to nejlepší způsob, jak tyto těkavé látky dostat do oblasti formující pozemskou planetu, “ říká Alexander.
Model ponechává několik otázek zavěšených, například proč je dnes tak málo z množství hmoty rané sluneční soustavy přítomno. „To je klíčová část, která musí být propojena, “ připouští Raymond.
Přesto říká, že model pomáhá zaplnit několik mezer, včetně toho, proč zemská voda odpovídá složení asteroidů vnějšího pásu více než suchých asteroidů vnitřních pásů.
„Je to směšně jednoduchý důsledek růstu Jupitera a Saturn, “ říká.
Lov světů bohatých na vodu
Před Raymondovým modelem vědci mysleli, že to byl neobvyklý tanec vnějších planet, který poslal vodu do vnitřní sluneční soustavy a zabránil Zemi před suchou budoucností. Pokud by to byla pravda, byla by to špatná zpráva pro jiné světy, kde plynní obři možná zůstali wallflowers, kteří se nikdy nepřibližovali daleko od místa, kde začali.
Nový model naznačuje, že jakýkoli plynový gigant by poslal vlhký materiál, který vrhne dovnitř v důsledku jejich formování. Zatímco masivní světy velikosti Jupiteru byly nejúčinnější, Raymond zjistil, že růst může vyvolat jakýkoli plynný gigant. To je dobrá zpráva pro vědce lovící vodnaté planety mimo naši sluneční soustavu.
V naší vlastní sluneční soustavě model ukazuje, že námrazy z vnější sluneční soustavy sněžily na Zemi ve třech vlnách. První přišel, když Jupiter nabobtnal. Druhá byla spuštěna během Saturnovy formace. A ke třetímu by došlo, když Uran a Neptun migrovali dovnitř, než byli blokováni ostatními dvěma a posláni zpět na okraj sluneční soustavy.
"Myslím, že nejúžasnější je, že to v podstatě znamená pro jakoukoli exo-solární soustavu, kde máte obří planety a pozemské planety, tyto obří planety by posílaly vodu dovnitř na pozemské planety, " řekl David O'Brien, výzkumný pracovník Planetární Vědecký institut, který studuje formování planety a vývoj rané sluneční soustavy. "To otevírá mnoho možností pro studium obývatelných planet."
Bohužel zatím nemáme mnoho podobných systémů, s nimiž by bylo možné porovnat. Většina známých exoplanet byla identifikována pomocí Keplerovy mise NASA, o níž O'Brien řekl, že je nejcitlivější na planety s oběžnými dráhami menšími než Země a má potíže s detekcí plynových gigantů ve vnějším systému. Pozorování je také náročnější na malých skalních planetách. To neznamená, že tam nejsou - to jen znamená, že jsme je ještě nevideli.
Ale pokud takové systémy existují, Raymondův výzkum naznačuje, že skalní světy by měly být bohaté na to, co považujeme za tekutinu života. "Jestli existují pozemské planety a obří planety, ty obří planety pravděpodobně daly pozemské planetě trochu vody, " říká O'Brien.
