Auringon lähinnä olevat kallioiset planeetat koostuvat hyvin erilaisista materiaaleista kuin ulkoisen aurinkokunnan kaasu jättiläiset. Tämä johtuu siitä, että miljardeja vuosia sitten, aurinkojärjestelmämme vauvoihin jakoi kosminen portinvartija, joka esti sisä- ja ulkoalueiden materiaalien sekoittumisen.
Uudesta tutkimuksesta käy ilmi, että portinvartija oli pölyn ja kaasun rengas. Aita, tai "Suuri jako", käsite, jonka kirjoittajat ovat keksineet, on nyt enimmäkseen tyhjä tila juuri Jupiterin kiertoradalla.
Noin kaksi vuosikymmentä sitten, kemistit tajusivat, että planeettojen rakennuspalikoilla - asteroidikokoisilla planetaalimuodoilla tai paljon pienemmillä "kivillä" - oli hyvin erilaisia koostumuksia riippuen niiden etäisyydestä auringosta. Kivet, jotka rakensivat ulko- tai "jovialaiset" planeetat, sisälsivät korkeampia pitoisuuksia orgaanisia molekyylejä, kuten hiiltä ja haihtuvia aineita tai jäätä ja kaasuja, kuin ne, jotka rakensivat "maanpäälliset" planeetat lähempänä aurinkoa, kuten Maa ja Mars.
Mutta se oli hämmentävää, koska teoria ennusti, että ulkoisen aurinkokunnan kivien olisi pitänyt kääntyä kohti sisäistä aurinkokuntaa, johtuen siitä, mitä kutsutaan "kaasun vetämiseksi" tai nuoren aurinkoa ympäröivän kaasun painovoiman vetämiseksi.
Ennen tätä tutkimusta tutkijat uskoivat, että "painovoimainen seinämä, joka esti syntyvän aurinkokunnan sisäisen ja ulkoisen levyn sekoittumisen, oli Jupiter", kertoi vanhempi kirjailija Stephen Mojzsis, geokemian professori Colorado Boulderin yliopistosta. Ajatuksena oli, että Jupiter oli niin suuri ja sen painovoima veto niin vahva, että se hiukkasi pieniä kiviä ennen kuin ne pääsivät sisäiseen aurinkokuntaan.
Tämän teorian testaamiseksi Mojzsis ja pääkirjailija, Ramon Brasser, Japanin Tokion teknillisen instituutin Earth-Life Science Institute -tutkija, loivat tietokonesimulaatioita, jotka loivat varhaisen aurinkokunnan ja siinä olevien planeettojen kasvun.
Simulaatio paljasti, että Jupiter ei voinut kasvaa tarpeeksi nopeasti estämään kaikkien hiilirikasten kivien virtaamista sisäiseen aurinkokuntaan. Itse asiassa suurin osa ulkoisen aurinkokunnan kivistä kulki suoraan kasvavan Jupiterin läpi.
"Jupiter on erittäin tehoton portinvartija", Mojzsis kertoi Live Science: lle. "Se on kuin huokoisen raja-alueen maahanmuuttajat ulkoisesta aurinkokunnasta olisivat tulvanneet sisäisen aurinkokunnan." Jupiter itsessään olisi päässyt läpi monia kiviä, mikä tarkoittaa, että ulkoisen ja sisäisen aurinkokunnan planeetoilla olisi osoittautunut olevan samanlaisia koostumuksia, hän lisäsi.
Sen sijaan kaksi tutkijaa ehdotti toista teoriaa: aurinkojärjestelmän historian varhaisessa vaiheessa aurinkoa kiertäessä olisi voinut olla rengas tai useita renkaita vuorottelevista korkean ja matalan paineen kaasun ja pölyn nauhoista. Nämä renkaat olisivat estäneet kiviä liikkumasta sisäänpäin. He perustelivat hypoteesinsa Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) -havainnoista, jotka osoittivat, että noin kahdella viidestä nuoresta tähdestä oli nämä härän silmämäiset levyt heidän ympärillään.
Nämä korkeapainelevyt olisivat saattaneet vangita pölyn ja saamaan sen aggregoitumaan erillisiin ryhmiin - sellaisen, joka muodostaa Jupiterin ja Saturnuksen ja toisen esimerkiksi maan ja Marsin. Yksi näistä nieluista olisi voinut estää ulkoisia kiviä liikkumasta kohti aurinkoa, luomalla suuren jaon, Mojzsis sanoi. Jopa niin, tämä rengas ei olisi ollut täysin suljettu. Hän olisi antanut hiilipitoisille kiville virtauksen sisäiseen aurinkokuntaan, luonut siemeniä maan elämälle, hän lisäsi.
Se on "mielenkiintoinen idea", sanoi Michiel Lambrechts, Ruotsin Lundin observatorion tutkijatohtori, joka ei ollut osa tutkimusta. "Vaikka kirjailijat esittävät työtä, joka kuvaa haastetta jakaa sisäinen ja ulkoinen kiinteät säiliöt kasvavan Jupiterin kanssa, he eivät kuitenkaan tee samanlaisia yksityiskohtaisia rengasmalleja."
Tämän rengasmallin on osoitettava, kuinka kiviä on loukussa ja miten planeetat lopulta kasvavat tällaisissa kivikkoloukkuissa, hän lisäsi. Siihen asti "on edelleen vaikea suosia voimakkaasti tätä rengasmallia muihin mahdollisiin selityksiin nähden".
Tulokset julkaistiin tänään (13. tammikuuta) Nature Astronomy -lehdessä.
