تتكون الكواكب الصخرية الأقرب إلى الشمس من مواد مختلفة جدًا عن عمالقة الغاز في النظام الشمسي الخارجي. ذلك لأن مليارات السنين ، تم تقسيم نظامنا الشمسي للأطفال إلى قسمين بواسطة حارس بوابة كوني منع المواد في المناطق الداخلية والخارجية من الاختلاط.
اتضح أن دراسة جديدة هي أن حارس البوابة كان حلقة من الغبار والغاز. السياج ، أو "الانقسام الكبير" ، وهو مصطلح صاغه المؤلفون ، أصبح الآن في الغالب مساحة فارغة فقط داخل مدار المشتري.
قبل نحو عقدين ، أدرك الكيميائيون أن الكتل البنائية للكواكب - كواكب صغيرة الحجم بحجم الكويكبات أو "حصى" أصغر بكثير - لها تركيبات مختلفة جدًا اعتمادًا على بعدها عن الشمس. تحتوي الحصى التي كونت الكواكب الخارجية ، أو "جوفيان" على تركيزات أعلى من الجزيئات العضوية مثل الكربون والمتطايرات ، أو الجليسات والغازات ، مقارنة بتلك التي بنت الكواكب "الأرضية" أقرب إلى الشمس ، مثل الأرض و المريخ.
لكن ذلك كان محيرًا ، لأن النظرية تنبأت بأن الحصى من النظام الشمسي الخارجي كان يجب أن تتجه نحو النظام الشمسي الداخلي ، بسبب ما يسمى "سحب الغاز" ، أو سحب الجاذبية للغاز المحيط بالشمس الصغيرة.
قبل هذه الدراسة ، اعتقد العلماء أن "جدار الجاذبية الذي منع الاختلاط بين القرص الداخلي والخارجي لنظامنا الشمسي الوليد كان المشتري" ، قال المؤلف الكبير ستيفن موجسيس ، أستاذ الكيمياء الجيولوجية في جامعة كولورادو بولدر. كان التفكير هو أن المشتري كان كبيرًا جدًا ، وسحبه الثقالي قويًا جدًا ، لدرجة أنه كان يلتهم الحصى الصغيرة قبل أن يتمكن من الوصول إلى النظام الشمسي الداخلي.
لاختبار هذه النظرية ، قام Mojzsis والمؤلف الرئيسي Ramon Brasser ، الباحث في معهد علوم حياة الأرض في معهد طوكيو للتكنولوجيا في اليابان ، بإنشاء محاكاة كمبيوتر أعادت نمو النظام الشمسي المبكر والكواكب الموجودة فيه.
كشفت المحاكاة أن المشتري لا يمكن أن ينمو بسرعة كافية لمنع جميع الحصى الغنية بالكربون من التدفق إلى النظام الشمسي الداخلي. في الواقع ، مرت معظم الحصى من النظام الشمسي الخارجي مباشرة من قبل المشتري المتنامي.
وقال موجسيس لـ "لايف ساينس" إن "المشتري هو حارس بوابة غير فعال للغاية". "إنها مثل الحدود الحدودية التي يسهل اختراقها من المهاجرين من النظام الشمسي الخارجي كان سيغمر النظام الشمسي الداخلي." وأضاف أن كوكب المشتري لوحده كان سيسمح بمرور العديد من الحصى ، مما يعني أن الكواكب في النظام الشمسي الخارجي والداخلي كان من الممكن أن يكون لها تراكيب مماثلة.
وبدلاً من ذلك ، اقترح العالمان نظرية أخرى: في وقت مبكر من تاريخ النظام الشمسي ، كان من الممكن وجود حلقة ، أو حلقات متعددة من العصابات المتناوبة من الغاز عالي الضغط والمنخفض والغبار حول الشمس. كانت هذه الحلقات ستمنع الحصى من التحرك إلى الداخل. لقد استندوا في فرضيتهم على ملاحظات من Atacama Large Millimeter / Subsillimeter Array (ALMA) في تشيلي ، والتي أظهرت أن حوالي 2 من كل 5 نجوم شابة لديها أقراص تشبه هذه الثور حولها.
يمكن أن تكون هذه الأقراص عالية الضغط محاصرة الغبار وتسببت في التجمع في مجموعات متميزة - واحدة من شأنها أن تشكل كوكب المشتري وزحل وأرض ومريخ آخر ، على سبيل المثال. وقال Mojzsis أن أحد هذه الأحواض كان من الممكن أن يمنع الحصى الخارجية من التحرك نحو الشمس ، مما يخلق الانقسام الكبير. ومع ذلك ، لم يكن هذا الخاتم مغلقًا بالكامل. وأضاف أن ذلك كان من شأنه أن يسمح للحصى الكربونية بالتدفق إلى النظام الشمسي الداخلي ، مما يخلق بذور الحياة على الأرض.
قال ميشيل لامبرشتس ، زميل ما بعد الدكتوراه في مرصد لوند في السويد ، الذي لم يكن جزءًا من الدراسة ، إنها "فكرة مثيرة للاهتمام". "ومع ذلك ، على الرغم من أن المؤلفين يقدمون العمل الذي يوضح التحدي المتمثل في تقسيم الخزانات الصلبة الداخلية والخارجية مع كوكب المشتري المتنامي ، إلا أنهم لا يصنعون نموذج حلقي مفصل بالمثل".
وأضاف أن هذا النموذج الحلقي يحتاج إلى توضيح كيفية اصطياد الحصى وكيف تنتهي الكواكب في مثل هذه الفخاخ الحصوية. حتى ذلك الحين ، "يبقى من الصعب تفضيل نموذج الحلقة هذا بقوة على التفسيرات المحتملة الأخرى."
نُشرت النتائج اليوم (13 يناير) في مجلة Nature Astronomy.
