Kad je riječ o ranim danima našeg Sunčevog sustava, Jupiter ima sumnjivu reputaciju. Na neki je način div poslužio kao zaštitnik Zemlje, a njegova gravitacija lansirala je opasne krhotine dalje od stjenovitih planeta. Istodobno, Jupiter je također mogao baciti materijal prema unutra, srušivši asteroide bogate vodikom i planetarne embrije, ili planetesimal, u prepune mlade zemaljske planete.
Povezani sadržaj
- Jupiterova munja više je na Zemlji nego što smo mislili
- Kako je mladi Jupiter djelovao i kao zaštitnik i kao razarač
Sada, istraživači sugeriraju da su, čineći to, Jupiter i drugi plinski divovi možda pridonijeli nečem drugom ključnom za stjenovite svjetove: vodu.
Najmasivniji su svjetovi mogli pasti krhotine bogate vodom iz vanjskog Sunčevog sustava kako bi pale na stjenovite svjetove. A nova istraživanja sugeriraju da isporuka tekućine, ključnog sastojka života kakav znamo, možda nije bila sreća. Umjesto toga, svi planetarni sustavi koji imaju toliko sreće da mogu ugostiti plinskog diva u svojim periferijama automatski bi trebali materijal bogate vodom pasti na njihove kamenite unutarnje planete.
Nakon što su se plinski divovi u potpunosti razvili, ostaci koje bacaju unutra mogu biti opasni. Ali tijekom ključne faze svog rođenja, oni bacaju materijal bogat vodonikom koji se završava zaključan u Zemljinoj kori i plaštu, pojavljujući se kasnije da se veže s kisikom i postane voda.
"U procesu nastajanja, oni posvuda šalju ovu veliku gomilu planete-životinja, a neki se zaletavaju u zemaljske planete", rekao je Sean Raymond, astronom koji proučava kako se planeti razvijaju na francuskom sveučilištu u Bordeauxu i vodeći autor studije objavljeno u časopisu Icarus . Modelirajući ulogu plinskih divova u ranom Sunčevom sustavu, Raymond je otkrio da divovske planete različitih veličina neizbježno su bacile materijal bogat vodom, u unutarnji sustav, gdje ga stjenoviti svjetovi potencijalno mogu zadržati kao tekuću vodu na svojim površinama.
Voda je, naravno, ključni sastojak evolucije života kakav ga poznajemo na Zemlji. Pa kad je riječ o lovnim svjetovima izvan Sunčevog sustava, smatra se da su stjenoviti svjetovi koji mogu ugostiti dragocjenu tekućinu najbolje lovište za izvanzemaljski život. Od 1980-ih, istraživači su se borili da utvrde kako je voda stigla na Zemlju. Danas su asteroidi bogati ugljikom vodeći osumnjičeni.
U mladom Sunčevom sustavu sudari su bili česti i orbite su se međusobno križale, a rani asteroidi su još uvijek lako bili pogođeni bliskim susretima s drugim planetima, čija ih je gravitacija odbacila prema stjenovitim svjetovima. "Mislim da je to vrlo zanimljiva priča, a jedna je ta Ako želite pokušati shvatiti kako stvarate planete za život, "rekao je astrohemičar Conel Alexander, koji iz tih asteroida proučava primitivne meteorite.
Prije otprilike 4, 5 milijardi godina, oblak preostalog plina od stvaranja sunca rodio je planete. Plin je visio okolo milijunima godina, utječući na kretanje planeta i njihovih sastavnica bogatih stijenama. Rast temperature značio je da je vodik, građevinski blok vode, zarobljen u ledu u hladnijim područjima Sunčevog sustava, daleko izvan dosega Zemlje.
Činilo se da je našem planetu predodređeno da bude suha i neplodna pustinja. Dakle, što se dogodilo?
"Smiješno jednostavan koncept"
Posljednjih godina modeli našeg solarnog sustava pokazali su da su plinski divovi najvjerojatnije prošli zamršeni ples prije nego što su završili na svojim trenutnim mjestima. Neptun i Uran vjerojatno su se formirali bliže suncu nego što su danas. Na kraju su se preselili prema van, trgujući mjestima duž puta. Poznat kao Nice model, smatra se da je ovaj postupak potaknuo Kasno teško bombardiranje, kičmu ledenih udara oko 600 milijuna godina nakon formiranja Sunčevog sustava.
Saturn i Jupiter možda su prošli još napornije putovanje, plutajući kroz mladi asteroidni pojas na putu ka unutarnjem Sunčevom sustavu prije nego što su prešli kurs i krenuli natrag. Uz put su poslali i asteroide koji se sudaraju prema Zemlji. To je poznato kao model Grand Tack, kojem je Raymond pomogao u formuliranju 2008. godine.
Otprilike u to vrijeme, Raymond se prvi put zaintrigirao kako je Jupiter možda oblikovao isporuku vode u ranom Sunčevom sustavu. No njegovo je modeliranje bilo zaustavljeno manjim programskim pitanjem za koji se činilo da se ne može potresati. Da bi se riješio problem, trebalo je dolazak postdoktorskog istraživača Andre Izidora, gotovo desetljeće kasnije.
"Izidoro je za pola sata pronašao bugu koju sam imao godinama", žalosno kaže Raymond. "Bio sam zaista sretan što ga je pronašao tako da zapravo možemo napraviti projekt."
Prema novom modelu, kako plinski gigant raste, troši više materijala, njegova sve veća gravitacija destabilizira protoplanete u blizini. Povlačenje još uvijek prisutnog maglina ima utjecaj na to kako se krhotine kreću kroz Sunčev sustav, šaljući ih dio prema unutra prema Sunčevom sustavu. Neki od tog materijala zarobljeni su u asteroidnom pojasu, napunivši ga asteroidima bogatim ugljikom čiji je sadržaj vode toliko sličan onome na Zemlji.
Izvorno, kaže Raymond, asteroidi bogati ugljikom bili su razbacani u regiji koja se proteže od 5 do 20 puta udaljenija od udaljenosti Zemlje-sunca. "Sigurno je pokrio cijeli sunčev sustav", kaže on.
No, Aleksandar, koji proučava asteroide bogate ugljikom, sumnja da je regija bila manja, a većina osumnjičenih formirala se tik izvan Jupiterove orbite. Ipak, on smatra da je Raymondov model dobar posao objašnjavanja načina na koji je materijal bogat vodom dopremljen na Zemlju, nazivajući hipotezu „savršeno razumnom.“
"Ovo je najbolji način da se ti isparljivi sastojci ubace u područje zemaljskog planeta", kaže Alexander.
Model ostavlja nekoliko visećih pitanja, poput zašto je danas tako malo bogatstva mase ranog sunčevog sustava. "To je ključni dio koji treba biti povezan", priznaje Raymond.
Ipak, kaže da model pomaže popuniti nekoliko praznina, uključujući i zašto Zemljina voda više odgovara sastavu asteroida vanjskog pojasa od suhih asteroida unutarnjeg pojasa.
"To je smiješno jednostavna posljedica rasta Jupitera i Saturna", kaže on.
Lov na svjetove bogate vodom
Prije Raymondovog modela, istraživači su smatrali da je neobičan ples vanjskih planeta koji je vodu poslao u unutarnji Sunčev sustav i sačuvao Zemlju od suhe budućnosti. Da je to istina, to bi bila loša vijest za druge svjetove, gdje su plinoviti divovi možda ostali cvjetnjaci koji se nikada nisu pomakli daleko od mjesta gdje su započeli.
Novi model sugerira da bi svaki plinski gigant poslao vlažni materijal koji je krenuo prema unutra kao posljedica njihova formiranja. Iako su masivni svjetovi veličine Jupitera bili najučinkovitiji, Raymond je otkrio da bilo koji plinski div veličine može pokrenuti rast. To je dobra vijest za istraživače koji love vodene planete izvan našeg Sunčevog sustava.
U našem vlastitom Sunčevom sustavu model pokazuje da su se ioni iz vanjskog Sunčevog sustava sniježili na Zemlji u tri vala. Prva je došla dok je Jupiter nabrekao. Drugi je pokrenut tijekom formacije Saturna. A treća bi se dogodila kada bi Uran i Neptun prešli unutra, prije nego što su ga druga dva blokirala i poslali natrag na periferiju Sunčevog sustava.
"Mislim da je najsladja stvar to što se u osnovi podrazumijeva za bilo koji egzo-solarni sustav u kojem imate divovske i zemaljske planete, ti bi divovski planeti slali vodu prema zemaljskim planetima", rekao je David O'Brien, istraživač Planetarne planete Znanstveni institut koji proučava formiranje planeta i evoluciju ranog sunčevog sustava. "To otvara mnogo mogućnosti za proučavanje životnih prilika planeta."
Nažalost, za sada nemamo mnogo sličnih sustava za uspoređivanje. Većina poznatih egzoplaneta identificirana je s NASA-inom misijom Kepler, za koju je O'Brien rekao da je najosjetljivija na planete s orbitama manjim od Zemljine i ima poteškoće u otkrivanju plinskih divova u vanjskom sustavu. Male kamene planete također je teže promatrati. To ne znači da ih nema - to samo znači da ih još nismo primijetili.
Ali ako postoje takvi sustavi, Raymondovo istraživanje sugerira da bi kameniti svjetovi trebali biti bogati onim što smatramo tekućinom života. "Ako postoje zemaljske planete i planeti divovi, ti bi planeti divovi vjerojatno dali zemaljskoj planeti malo vode", kaže O'Brien.
