Основной гипотезой происхождения пояса астероидов в Солнечной системе считалось его формирование из планетарного эмбриона. Из-за гравитационного влияния Юпитера из него так и не смогла образоваться планета, а его остатки в виде астероидов сконцентрировались в узкой области между Марсом и Юпитером. В своем новом исследовании ученые предположили, что на самом деле никакого планетарного эмбриона не было, а пояс образовался из обломков планет в процессе их формирования и практически сразу принял свой нынешний вид. Статья опубликована в Science Advances.
Главный пояс астероидов представляет собой скопление астероидов в пространстве между орбитами Марса и Юпитера. Сейчас пояс астероидов имеет довольно маленькую массу (суммарная масса всех астероидов примерно в 25 раз меньше массы Луны), и довольно неоднородную структуру. До настоящего момента основной теорией образования пояса астероидов было его формирование из планетезимали в области между современными орбитами Марса и Юпитера. При этом масса планетезимали была сравнима с массой Земли (что примерно в 2000 раз больше текущей суммарной массы всех астероидов в поясе). Из-за гравитационного взаимодействия с Юпитером и другими планетами-гигантами планетезималь стала неустойчивой, и, вместо планеты, из нее сформировалась группа астероидов. А в результате орбитального резонанса с Юпитером основная их масса оказалась выброшена за пределы Солнечной системы.
В своем новом исследовании астрофизики из Франции и Бразилии выдвигают гипотезу, что пояс астероидов образовался не из пленетезимали в газопылевом диске, а как набор побочных продуктов при формировании планет Солнечной системы. Ученые обратили внимание на неоднородность состава пояса астероидов: астероиды силикатного типа, близкие по своим свойствам и составу к планетам земной группы, находятся во внутреннем кольце, а астероиды углеродного типа, наоборот, близкие по составу к планетам-гигантам, — во внешнем. По словам астрофизиков, это может говорить, что астероиды образовались в качестве обломков при формировании других планет, после чего их выбросило в область между Марсом и Юпитером, где они располагаются сейчас.
Для подтверждения предложенной гипотезы ученые промоделировали процесс образования планеты земной группы из газопылевого диска и проверили, возможно ли в процессе формирование планеты обломков, которые будет мигрировать в сторону планет-гигантов и концентрироваться в определенной области. Формирование каждой из четырех планет было промоделировано отдельно с учетом гравитационного влияния Юпитера и Сатурна с соответствующим орбитальным резонансом. Собрав вместе все данные, ученые получили информацию о возможном распределении силикатных астероидов. А изучив дополнительно механизм роста газовых гигантов, ученые пришли к выводу, что газовая аккреция могла привести к дестабилизации их орбит и последующему выбросу астероидов углеродного типа в область ближе к Солнцу.
Исходя из полученных данных, ученые оценили наклон и эксцентриситет орбит образовавшихся осколков и пришли к выводу, что предложенный ими механизм действительно мог привести к образованию пояса астероидов в его современном виде. Таким образом, скорее всего, пояс астероидов сразу сформировался в своем нынешнем довольно разреженном виде с маленькой массой и неоднородным распределением по составу.
Возможность промоделировать процесс формирования планет уже не первый раз за последнее время приводит к появлению новых гипотез о происхождении объектов Солнечной системы. Так, недавно ученые предложили новый сценарий формирования Марса, который, вероятно, образовался как раз на месте современного расположения пояса астероидов.
Александр Дубов