Детальное моделирование планетарного формирования демонстрирует, как крошечные пылевые зерна трансформируются в гигантские планеты. Это исследование позволит понять, где искать новые земные миры.
Ученые считают, что планеты появляются из вращающихся газовых дисков, окружающих новообразованные звезды (протопланетные диски). Затем объекты размером с гальку в этих дисках объединяются и создают ядра потенциальных планет. Ученые из Лундского университета (Швеция) дошли до уровня атомных ядер и молекул, чтобы выяснить, как частички космической пыли склеиваются в гальке, а затем становятся детскими планетами (планетезимали). Планетное формирование происходит за счет сталкивания этих пылевых частиц, которые разрастаются от микрометров до 10000 км и т.д.
Ключ к секрету сливания пыли в гальку можно отыскать на Земле в метеоритах – куски астероидов, представленные остатками от формирования Солнечной системы. В них скрывается тайна. Если заглянуть внутрь астероида, то можно найти миллиметровые гальки. Но проблема в том, что вместо того, чтобы быть пушистыми и легкими, мы получаем закаленные и охлажденные твердые сферы, пораженные молнией. Исследователи считают, что в период планетного формирования присутствует механизм, формирующий положительно и отрицательно заряженные частицы.
Химический состав
Обнаружение входит в часть проекта PLANETESYS, где используется компьютерное моделирование для определения физических процессов, происходящих при планетном создании – от пыли к планетарной системе. В нем содержатся сведения о химическом составе каждой гальки. Изучая химический состав можно понять, как именно планеты притягивают воду.
Исследователи все еще не знают, сколько воды получает планета? Земное количество – это нормально или мало? Возможно, некоторые миры получают слишком много воды, что это полезно для жизни, но навредит цивилизации. Важно разобраться во всех этих нюансах, чтобы с большей эффективностью искать потенциально пригодные для жизни планеты по всей Вселенной. Кроме того, разбор процесса создания Солнечной системы позволит понять, насколько часто возникают подобные системы и как найти земные типы планет.
Рецепт
Доктор Бертрам Бич из Института Макса Планка в Германии считает, что разгадал рецепт того, как системы формируют планеты земного типа. При тщательной комбинации условий для создания детских планет, их химического состава и гравитационных взаимодействий, он может попытаться смоделировать условия для создания систем с обитаемыми планетами. Но для выяснения компонентов рецепта придется работать в обратном направлении после запуска многих сложных симуляций со сложной суперкомпьютерной моделью в проекте PAMDORA, которая проработает до 2022 года.
В симуляциях ученый просматривает, как гальки в вихревых дисках сливаются в планетарные эмбрионы, которые затем превращаются в полностью готовые планеты. Изменение различных механизмов в работе влияет на то, какие типы планет получит солнечная система. На результат влияет размер гальки, количество, локация изначальных планетезималий в системе и т.д. Чтобы вычислить важные переменные, запускаются сотни компьютерных симуляций, которые за один раз имитируют десятки миллионов лет с хаотичными встречами нескольких космических объектов.
Для планет земного типа важно насколько близко детская планета рождается к звезде-хозяину, потому что разница в температуре определяет наличие воды (из газового диска или позже от астероидов и комет). Особое внимание уделяется супер-Землям, которые в 2-10 раз массивнее нашей, но не присутствуют в нашей системе.
