Zamislite rani Sunčev sustav, kaotičan vrtlog plina, prašine i rastućih svjetova. Upravo tada, prije više od 4,5 milijardi godina, pojavio se Jupiter i preokrenuo sve poznate zakone stvaranja planeta. Novo istraživanje sa Sveučilišta Rice pokazuje da je taj plinski div, dok je rastao, oblikovao prstene i praznine u protoplanetarnom disku, čime je odlučio sudbinu Zemlje, i objasnio zašto su neki meteoriti nastali milijunima godina kasnije nego što bi trebali. Rezultati istraživanja povezuju nastanak Jupitera s formacijom Zemlje i drugih stjenovitih planeta.
Jupiter kao arhitekt mladog Sunčeva sustava
Koristeći napredne hidrodinamičke modele rasta Jupitera i simulacije razvoja prašine i formiranja planeta, planetarni znanstvenici André Izidoro i Baibhav Srivastava otkrili su da je brzi rast plinskog diva dramatično preoblikovao disk plina i prašine koji je okruživao mlado Sunce. Jupiterova gravitacija poremetila je sustav poput kamena bačenog u vodu, stvarajući valove koji su zaustavili dotok čestica prema Suncu i prisilili ih da se nakupljaju u gustim prstenovima. U tim prstenovima počela su se stvarati planetezimala, prva stjenovita tijela iz kojih su kasnije izrasli planeti.
No znanstvenici su otkrili i zanimljiv obrat: ti novonastali planetezimali nisu bili izvorni građevni materijal Sunčeva sustava, već druga generacija, formirana milijunima godina nakon prvih čvrstih tijela. Upravo tada pojavili su se i hondriti, stjenoviti meteoriti koji u sebi nose kemijske i kronološke tragove najranije kozmičke povijesti.
“Hondriti su poput vremenskih kapsula s praskozorja Sunčeva sustava”, objašnjava Izidoro, izvanredni profesor znanosti o Zemlji, okolišu i planetima na Sveučilištu Rice. “Padali su na Zemlju milijardama godina i pružaju nam izravan uvid u naše kozmičko podrijetlo. No jedno pitanje nas dugo mučilo, zašto su neki od njih nastali tako kasno, čak dva do tri milijuna godina nakon prvih čvrstih tijela? Naši rezultati pokazuju da je upravo Jupiter stvorio uvjete za njihovo odgođeno rođenje.”
Jupiter čuva tragove kozmičke prošlosti
Hondriti su znanstveno dragocjeni jer predstavljaju najprimitivniji materijal koji se može proučavati. Za razliku od meteorita prve generacije, koji su se rastalili i izgubili izvorni sastav, hondriti su očuvali prašinu mladog Sunčeva sustava i sićušne kuglice rastaljene tvari poznate kao hondrule. Njihova kasna formacija desetljećima je zbunjivala istraživače i poticala rasprave o uvjetima u kojima su nastali.
“Naš model povezuje dvije pojave koje se prije nisu slagale, izotopne potpise meteorita i dinamiku formiranja planeta”, objašnjava Srivastava, doktorand u Izidorovu laboratoriju. “Jupiter je vrlo rano narastao i otvorio prazninu u plinskom disku. Taj je proces zadržao razdvoj između unutarnjeg i vanjskog materijala Sunčeva sustava, očuvavši njihove različite izotopne sastave. Istodobno je stvorio nova područja u kojima su se planetezimali mogli formirati mnogo kasnije.”
Ova spoznaja baca novo svjetlo i na još jednu staru zagonetku: zašto su Zemlja, Venera i Mars smješteni u uskom pojasu oko jedne astronomske jedinice od Sunca, umjesto da su, poput mnogih egzoplaneta, spiralno potonuli prema njemu. Jupiter je, tvrde znanstvenici, prekinuo dotok plina prema unutarnjem dijelu sustava i time spriječio migraciju mladih planeta prema Suncu. Zahvaljujući tom “gravitacijskom štitu”, planeti u nastajanju ostali su zarobljeni u stabilnoj zoni u kojoj su se na kraju oblikovali Zemlja i njezini susjedi.
“Jupiter nije samo postao najveći planet, on je postavio temeljnu arhitekturu cijelog unutarnjeg Sunčeva sustava”, ističe Izidoro. “Bez njega, možda danas ne bi bilo Zemlje kakvu poznajemo.”
Tragovi mladog Jupitera vidljivi i danas
Nalazi istraživanja podudaraju se s prstenastim strukturama koje astronomi danas opažaju u mladim zvjezdanim sustavima pomoću teleskopa ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), najsloženijeg zemaljskog astronomskog opservatorija smještenog u čileanskoj pustinji Atacama.
“Kad gledamo te mlade diskove, zapravo vidimo početke rađanja divovskih planeta koji preoblikuju svoje rodno okruženje”, kaže Izidoro. “Ni naš Sunčev sustav nije bio drukčiji. Rani rast Jupitera ostavio je trag koji i danas možemo pročitati, skriven u meteoritima koji i dalje padaju na Zemlju.”
Novo istraživanje ne samo da razjašnjava podrijetlo meteorita i raspored planeta, nego i pokazuje kako je jedan plinski div mogao presudno odrediti tijek povijesti Zemlje. U prstenovima prašine koje danas vidimo oko mladih zvijezda možda promatramo isti proces koji je, prije više od 4,5 milijardi godina, omogućio da naš svijet uopće nastane.
