Планеты и их зародыши: Рождение наоборот
Солнечная система устроена как? Меркурий, Венера, Земля и Марс — наши ближайшие окрестности, примерно понятных размеров и свойств. Где-то далеко — подлинные гиганты Сатурн, Юпитер и ледяные миры. Разделяет их Астероидный пояс, как небольшой забор перед «внутренним двором» Солнечной системы. Однако откуда он взялся, пока неизвестно.
Если говорить о появлении планет, современная теория этого процесса остается «на коне» уже не один десяток лет. Примерно так: небольшие каменистые обломки и пыль на орбите вокруг звезды понемногу соединяются и растут, формируя твердое ядро, которое затем притягивает газы, образующие атмосферу. Если ядро оказывается очень большим (скажем, по размерам вдесятеро больше Земли), оно притягивает такие огромные объемы газа, что получается газовый гигант вроде Сатурна или Юпитера.
Конечно, с этой схемой далеко не все гладко — начать хотя бы с того, как это каменистые обломки, врезаясь друг в друга «соединяются», а не разлетаются, как бильярдные шары?.. Неудивительно, что ученые сегодня ищут все новые ключи к проблеме, то совершенствуя эту теорию, то — предлагая новые. Так поступил и работающий в Великобритании астрофизик Сергей Наякшин — в принципе, он перевернул представленную выше картину с ног на голову.
В модели Наякшина образование планет идет не поблизости от Солнца, а наоборот, на внушительном расстоянии более 50 а.е. от него (т.е. в 50 раз дальше от звезды, чем сегодняшняя Земля — и намного дальше, чем даже пролегает орбита ледяного Нептуна). Здесь влияние гравитации Солнца невелико, и флуктуаций в плотности протопланетного газопылевого диска достаточно, чтобы начать притягивать окружающий газ и пылинки, и расти, расти под действием собственной гравитации. Образуются огромные и рыхлые «снежки», «зародыши планет», в которых более тяжелые элементы сдвигаются ближе к центру, со временем формируя твердое ядро. «Снежки» эти вращаются в одном направлении, поскольку газопылевое облако, из которого они сформировались, вращается в этом направлении.
По мере роста твердого ядра «зародыш планеты» все сильнее тормозится газопылевым облаком и все сильнее приближается к Солнцу. Подходя ближе определенного расстояния, под действием приливных сил и солнечной радиации он теряет разреженную газовую оболочку, остается лишь тонкая атмосфера, например, как у нашей Земли. Вместе с этой оболочкой теряются и некоторые твердые обломки, не успевшие еще упасть на поверхность планеты.
Что самое интересное — по расчетам Наякшина, критическая граница, где происходит эта потеря, совпадает с радиусом Пояса астероидов. Таким образом, ученый дает объяснение не только распределению планет в пределах Солнечной системы, но и происхождению самого Пояса астероидов, относительно которого не существует даже общепринятой гипотезы. В этой картине газовые гиганты наподобие Юпитера — лишь «зародыши» каменистых планет вроде Земли, не успевшие пересечь границу до нужного момента, когда орбиты тел в пределах Солнечной системы стабилизировались, и дальнейшее движение стало практически невозможным.
Выглядит версия довольно элегантно — притом что никаких особенно новых сил, воздействий и гипотез ученому для этого не понадобилось, все в этой версии происходит с учетом уже известных факторов. Да и по отдельности все элементы теории уже выдвигались ранее — и потеря газовыми гигантами оболочек с образованием каменистых планет (эта версия ранее была отброшена, поскольку расчеты показали, что такие гиганты не могут образовываться на том близком расстоянии от звезды, на котором существуют сегодня Земля, Марс и Венера), и мысль о возможной миграции планет после их формирования... Наякшин лишь расположил кусочки паззла по-другому — и получил совершенно оригинальную и непротиворечивую картину.
Конечно, не все так безоблачно, и до того, чтобы эта теория стала принятой, ученому предстоит разобраться с другими проблемами. Например, включить в нее внешние «оболочки» Солнечной системы — Пояс Койпера и еще более далекое Облако Оорта.
Напомним, что буквально накануне мы писали и о другой элегантной идее, объяснившей, наконец, происхождение колец Сатурна и их особенности. Читайте: «Откуда колечки?»
По публикации physics arXiv blog