Hvordan solsystemet fik sin store kløft, og hvorfor det betyder noget for livet på Jorden

Videnskabsmænd, inklusive dem fra University of Colorado Boulder, har endelig skaleret solsystemets ækvivalent til Rocky Mountain-kæden.

I en undersøgelse offentliggjort i dag i Natur astronomi , forskere fra USA og Japan afslører den mulige oprindelse af vores kosmiske kvarters "Great Divide". Dette velkendte skisma kan have adskilt solsystemet lige efter, at solen først blev dannet.

Fænomenet minder lidt om, hvordan Rocky Mountains deler Nordamerika i øst og vest. På den ene side er "jordiske" planeter, såsom Jorden og Mars. De består af fundamentalt andre typer materialer end de mere fjerne "jovianer, "såsom Jupiter og Saturn.

"Spørgsmålet er:Hvordan skaber man denne kompositoriske dikotomi?" sagde hovedforfatter Ramon Brasser, en forsker ved Earth-Life Science Institute (ELSI) ved Tokyo Institute of Technology i Japan. "Hvordan sikrer du, at materiale fra det indre og ydre solsystem ikke blandede sig fra meget tidligt i dets historie?"

Brasser og medforfatter Stephen Mojzsis, en professor i CU Boulders afdeling for geologiske videnskaber, tror de har svaret og det kan bare kaste nyt lys over, hvordan livet opstod på Jorden.

En solskive rummer vitale spor

Duoen antyder, at det tidlige solsystem blev opdelt i mindst to områder af en ringlignende struktur, der dannede en skive omkring den unge sol. Denne disk kan have haft store konsekvenser for udviklingen af ​​planeter og asteroider, og endda historien om livet på Jorden.

"Den mest sandsynlige forklaring på denne sammensætningsforskel er, at den opstod fra en iboende struktur af denne skive af gas og støv, " sagde Mojzsis.

Mojzsis bemærkede, at den store kløft, et udtryk, som han og Brasser opfandt, ser ikke ud af meget i dag. Det er en forholdsvis tom strækning, der ligger nær Jupiter, lige ud over det, astronomerne kalder asteroidebæltet.

Men du kan stadig registrere dens tilstedeværelse i hele solsystemet. Bevæg dig mod solen fra den linje, og de fleste planeter og asteroider har en tendens til at bære relativt lave mængder af organiske molekyler. Gå den anden retning mod Jupiter og videre, imidlertid, og et andet billede tegner sig:Næsten alt i denne fjerne del af solsystemet består af materialer, der er rige på kulstof.

Denne dikotomi "var virkelig en overraskelse, da den først blev fundet, " sagde Mojzsis.

Mange videnskabsmænd antog, at Jupiter var agenten, der var ansvarlig for denne overraskelse. Tanken gik på, at planeten er så massiv, at den kan have fungeret som en gravitationsbarriere, forhindrer småsten og støv fra det ydre solsystem i at spiralere mod solen.

Men Mojzsis og Brasser var ikke overbeviste. Forskerne brugte en række computersimuleringer til at udforske Jupiters rolle i det udviklende solsystem. De fandt ud af, at mens Jupiter er stor, den var sandsynligvis aldrig stor nok tidligt i sin dannelse til helt at blokere for strømmen af ​​stenet materiale fra at bevæge sig mod solen.

"Vi bankede hovedet mod væggen, " sagde Brasser. "Hvis Jupiter ikke var den agent, der var ansvarlig for at skabe og vedligeholde den kompositoriske dikotomi, hvad kunne ellers være?"

En løsning lige ved siden af

Årevis, forskere, der driver et observatorium i Chile kaldet Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) havde bemærket noget usædvanligt omkring fjerne stjerner:Unge stjernesystemer var ofte omgivet af skiver af gas og støv, i infrarødt lys, lignede lidt et tigerøje.

Hvis en lignende ring eksisterede i vores eget solsystem for milliarder af år siden, Brasser og Mojzsis ræsonnerede, den kunne teoretisk set være ansvarlig for den store kløft.

Det er fordi en sådan ring ville skabe skiftende bånd af høj- og lavtryksgas og støv. De bands, på tur, kunne trække solsystemets tidligste byggeklodser ned i adskillige distinkte dræn - en der ville have givet anledning til Jupiter og Saturn, og en anden Jord og Mars.

I bjergene, "den store kløft får vand til at dræne på den ene eller anden måde, " sagde Mojzsis. "Det svarer til, hvordan denne trykbule ville have opdelt materiale" i solsystemet.

Men, han tilføjede, der er en advarsel:Den barriere i rummet var sandsynligvis ikke perfekt. Noget materiale fra det ydre solsystem kan stadig være klatret hen over skellet. Og disse flygtninge kunne have været vigtige for udviklingen af ​​vores egen verden.

"De materialer, der kan gå til Jorden, ville være de flygtige, kulstofrige materialer, " sagde Mojzsis. "Og det giver dig vand. Det giver dig organisk."

Resten er Jordens historie.