Mamy nową teorię narodzin planet

Artykuł jaki ukazał się w piątek 22 stycznia w "Science" rzuca nowe światło na to, jak formują się planety. Nowa teoria opisuje mechanizmy jakie doprowadziły do powstania podziału na planety skaliste i gazowe olbrzymy, czy dwie podstawowe grupy planetoid. W pracach zespołu brało udział dwoje Polaków.

Odkrycia planet pozasłonecznych w ostatnich trzech dekadach podważyły dotychczasową teorię formowania się planet. Dotąd uważano bowiem, że za rozdział na planety gazowe i skaliste jest odpowiedzialna ich lokalizacja. Zalążki planet, zwane planetozymalami, formowały się wszędzie. Te położone bliżej Słońca były pozbawione wody, a te znajdujące się dalej od gwiazdy, w obszarze położonym za tzw. „linią śniegu”, były nie tylko w nią bogate, ale i liczniejsze, co miało powodować szybszy wzrost umożliwiający akrecję gazów. Okazuje się jednak, że podobnych układów planetarnych jest bardzo mało, dużo jest zaś tzw. „superziem”, planet większych od naszej, ale mniejszych od gazowych olbrzymów. Znajdujemy też planety gazowe położone bliżej swoich gwiazd macierzystych.

Dodatkowo, astrofizycy tacy jak współautorka pracy w "Science", dr Joanna Drążkowska, próbując zrozumieć jak właściwie powstają planetozymale, doszli do wniosku, że nie da się ich tak po prostu stworzyć wszędzie w dysku wokół-gwiazdowym. Jest to bardziej złożony proces ograniczony tylko do wybranych miejsc w pobliżu linii śniegu, która się przemieszcza z czasem. Jednakże, skoro zalążki planet tworzą się tylko na linii śniegu, to wszystkie planety powinny mieć dużo wody. Tak jednak nie jest. Pierwsze planetozymale pochłaniają dużą ilość izotopów promieniotwórczych ogrzewających je od środka. Tym sposobem zalążki planet skalistych tworzą się dużo wcześniej niż zalążki gazowych olbrzymów, ale rosną wolniej.

Nowa teoria jest zgodna z kilkoma dotąd niewyjaśnionymi zagadnieniami, jak na przykład tym, co w międzyczasie znaleźli naukowcy badający meteoryty, a co nazwali „wielką dychotomią izotopową” (great isotopic dichotomy). Precyzyjne pomiary zawartości izotopów w meteorytach, czyli kawałkach planetoid spadających na Ziemię, pokazały bowiem, że w Układzie Słonecznym istnieją dwie wyraźnie różne grupy ciał o różnej zawartości węgla. Co więcej, teoria zgadza się też z najnowszymi obserwacjami dysków wokółgwiazdowych, które pokazują, że planety nie tworzą się w tym samym czasie i jedynie w wybranych miejscach.

Jak tłumaczy dr Joanna Drążkowska, według nowego scenariusza, wszystkie planetozymale powstają bogate w wodę, ale mała ich część powstaje na tyle szybko, że jest bogata w promieniotwórczy izotop glinu Al-26 o czasie połowicznego rozpadu 700 000 lat, a więc krótszym niż czas życia dysku wokółgwiazdowego. Dzięki rozpadowi glinu, część planetozymali traci wodę i staje się zalążkami planet skalistych.

Jedną z najciekawszych implikacji tej pracy jest to, że inne układy planetarne mogą wyglądać kompletnie inaczej niż Układ Słoneczny (wiemy z badań egzoplanet, że tak jest) tylko dlatego, że miały początkowo inny budżet Al-26, co jest moim zdaniem bardzo naturalnym i eleganckim wytłumaczeniem - wskazuje astrofizyczka.

Publikacja w "Science" nosi tytuł "Bifurcation of planetary building blocks during Solar System formation". Wśród autorów jest dwoje Polaków: dr Joanna Drążkowska z Uniwersytetu Ludwika i Maksymiliana w Monachium w Niemczech (Uniwersytet Monachijski) oraz prof. Gregor Golabek z Uniwersytetu w Bayreuth w Niemczech. Pierwszym autorem pracy jest dr Tim Lichtenberg z Uniwersytetu Oksfordzkiego w Wielkiej Brytanii.

Więcej informacji: