De steinete planetene nærmest solen består av veldig forskjellige materialer enn gassgigantene i det ytre solsystemet. Det er fordi for milliarder av år siden, var vårt babysolsystem delt i to av en kosmisk portvakt som forhindret materialer i indre og ytre regioner fra å blande seg.
Det viser seg at portvokteren var en ring av støv og gass, ifølge en ny studie. Gjerdet, eller "Great Divide", et begrep skapt av forfatterne, er nå stort sett tomt plass rett innenfor Jupiters bane.
For omtrent to tiår siden innså kjemikere at byggesteinene til planeter - planetesim i asteroidestørrelse eller mye mindre "småstein" - hadde veldig forskjellige sammensetninger avhengig av deres avstand fra solen. Småsteinene som bygde opp de ytre, eller "joviske," planetene inneholdt høyere konsentrasjoner av organiske molekyler som karbon og flyktige stoffer, eller iser og gasser, enn de som bygde opp de "jordiske" planetene nærmere solen, for eksempel Jorden og Mars.
Men det var rart, fordi teorien spådde at småstein fra det ytre solsystemet burde ha spiralert mot det indre solsystemet, på grunn av det som kalles "gas drag", eller gravitasjonstrekket til gassen som omgir den unge solen.
Før denne studien trodde forskere at "gravitasjonsveggen som forhindret blanding mellom den indre og ytre disken i det nye solsystemet vårt, var Jupiter," sa seniorforfatter Stephen Mojzsis, professor i geokjemi ved University of Colorado Boulder. Tanken var at Jupiter var så stor, og gravitasjonstrekket så sterkt at det surret små småstein før de kunne nå det indre solsystemet.
For å teste denne teorien opprettet Mojzsis og hovedforfatter Ramon Brasser, en forsker ved Earth-Life Science Institute ved Tokyo Institute of Technology i Japan, datasimuleringer som gjenopprettet veksten av det tidlige solsystemet og planetene i det.
Simuleringen avslørte at Jupiter ikke kunne vokse raskt nok til å forhindre at alle karbonrike rullesteinene strømmer inn i det indre solsystemet. Faktisk gikk de fleste rullesteinene fra det ytre solsystemet rett videre av den voksende Jupiter.
"Jupiter er en veldig ineffektiv gatekeeper," sa Mojzsis til Live Science. "Det er som en porøs grense innvandrere fra det ytre solsystemet ville ha oversvømmet det indre solsystemet." Jupiter i seg selv ville ha sluppet gjennom mange småstein, noe som betyr at planeter i det ytre og indre solsystemet ville ha vist seg å ha lignende sammensetninger, la han til.
I stedet foreslo de to forskerne en annen teori: tidlig i solsystemets historie kunne det ha eksistert en ring, eller flere ringer av vekslende bånd med høyt og lavt trykk gass og støv som sirkler rundt solen. Disse ringene ville hindret rullesteinene i å bevege seg innover. De baserte hypotesen sin på observasjoner fra Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) i Chile, som viste at omtrent 2 av 5 unge stjerner hadde disse oksenøye-lignende skivene rundt seg.
Disse høytrykksplatene kunne ha fanget støv og fått det til å samle seg i forskjellige grupper - en som for eksempel ville danne Jupiter og Saturn og en annen jord og Mars. En av disse vasken kunne forhindret ytre rullesteiner fra å bevege seg inn mot solen og skapt det store skillet, sa Mojzsis. Likevel ville ikke denne ringen blitt fullstendig forseglet. Det ville ha tillatt karbonholdige småstein å strømme inn i det indre solsystemet og skapt frø for livet på jorden, la han til.
Det er en "interessant idé," sa Michiel Lambrechts, en postdoktor ved Lund-observatoriet i Sverige som ikke var en del av studien. "Selv om forfatterne presenterer arbeid som illustrerer utfordringen med å splitte de indre og ytre solide reservoarene med en voksende Jupiter, lager de ikke en så detaljert ringemodell."
Denne ringmodellen må demonstrere hvordan rullesteinene er fanget og hvordan planetene ender med å vokse i slike småsteinfeller, la han til. Inntil da, "det er fortsatt vanskelig å sterkt favorisere denne ringmodellen fremfor andre potensielle forklaringer."
Funnene ble publisert i dag (13. januar) i tidsskriftet Nature Astronomy.
