Nașterea precoce a lui Jupiter a avut loc în primul milion de ani ai sistemului solar

Jupiter a înflorit timpuriu. Noile măsurători ale vârstelor meteoriților sugerează că nucleul planetei gigantice trebuie să se fi format în primul milion de ani ai sistemului solar. Dacă da, prezența lui Jupiter ar putea ajuta la explicarea de ce planetele interioare sunt atât de mici – și poate chiar să fie responsabile pentru existența Pământului.

Anterior, cele mai bune constrângeri ale astronomilor asupra vârstei lui Jupiter proveneau din simulări ale modului în care se formează sistemele solare în general. Giganții de gaz precum Jupiter cresc prin acumularea de gaz din discuri de gaz și praf care se rotesc în jurul unei stele tinere. Discurile respective nu durează de obicei mai mult de 10 milioane de ani, așa că astronomii au dedus că Jupiter s-a format în momentul în care acel disc s-a disipat.

„Acum putem folosi datele reale din sistemul solar pentru a arăta că Jupiter s-a format chiar mai devreme”, spune Thomas Kruijer, care a făcut cercetarea în timp ce era la Universitatea din Münster din Germania. Kruijer, acum la Laboratorul Național Lawrence Livermore din California, și echipa sa raportează noua era a lui Jupiter în Proceedings of the National Academy of Sciences săptămâna 12 iunie.

Pentru a studia unul dintre cele mai mari obiecte din sistemul solar, Kruijer și colegii au apelat la unele dintre cele mai mici: meteoriții. Majoritatea meteoriților provin din centura de asteroizi situată în prezent între Marte și Jupiter, dar probabil s-au născut în altă parte.

Din fericire, meteoriții poartă o semnătură a locurilor lor de naștere. Discul de gaz și praf din care s-au format planetele avea vecinătăți diferite. Fiecare avea propriul „cod poștal”, zone îmbogățite cu anumiți izotopi sau mase diferite ale acelorași elemente. Măsurătorile atente ale izotopilor unui meteorit pot indica locul său.

Kruijer și colegii au selectat 19 mostre de meteoriți rari de fier de la Muzeul de Istorie Naturală din Londra și de la Field Museum din Chicago. Aceste roci reprezintă nucleele metalice ale primelor corpuri asemănătoare asteroizilor care s-au congelat pe măsură ce sistemul solar se forma.

Echipa a dizolvat aproximativ un gram din fiecare probă într-o soluție de acid azotic și acid clorhidric. „Miroase groaznic”, spune Kruijer.

Apoi, cercetătorii au separat elementele wolfram – un bun trasator atât al vârstei cât și al locului de naștere a meteoritului – și molibdenul, un alt indicator al locuinței unui meteorit.

Măsurând cantitățile relative de molibden-94, molibden-95, wolfram-182 și wolfram-183, Kruijer și echipa sa au identificat două grupuri distincte de meteoriți. Un grup s-a format mai aproape de soare decât este astăzi Jupiter; celălalt s-a format mai departe de soare.

Izotopii de wolfram au arătat, de asemenea, că ambele grupuri au existat în același timp, între aproximativ 1 milion și 4 milioane de ani după începerea sistemului solar, cu aproximativ 4,57 miliarde de ani în urmă (SN Online: 23.08.10). Asta înseamnă că ceva trebuie să-i fi ținut separați.

Cel mai probabil candidat este Jupiter, spune Kruijer. Calculele echipei sale sugerează că nucleul lui Jupiter a crescut probabil la aproximativ 20 de ori masa Pământului în primul milion de ani ai sistemului solar, făcând-o cea mai veche planetă. Prezența sa ar fi creat o barieră gravitațională care a menținut cele două cartiere de meteoriți separate. Jupiter ar fi continuat apoi să crească într-un ritm mai lent în următoarele câteva miliarde de ani.

„Am mare încredere că datele lor sunt excelente”, spune cosmochimistul Meenakshi Wadhwa de la Universitatea de Stat din Arizona din Tempe. Sugestia că Jupiter a ținut diferiții meteoriți deoparte este „puțin mai speculativă, dar o cumpăr”, adaugă ea.

Intrarea timpurie a lui Jupiter ar putea explica, de asemenea, de ce sistemul solar interior nu are planete mai mari decât Pământul. Multe sisteme planetare extrasolare au planete mari apropiate, de la super-Pământ stâncoase (de aproximativ două până la 10 ori masa Pământului) până la mini-Neptuni gazoase sau Jupiteri fierbinți. Astronomii s-au nedumerit de ce sistemul nostru solar arată atât de diferit.

Gravitația timpurie a lui Jupiter ar fi putut ține cea mai mare parte a discului care formează planetele departe de soare, ceea ce înseamnă că era mai puțină materie primă pentru planetele interioare. Această imagine este în concordanță cu alte lucrări care sugerează că un tânăr Jupiter a rătăcit prin sistemul solar interior și l-a curățat (SN: 4/2/16, p.7), spune Kruijer.

„Fără Jupiter, am fi putut avea Neptun acolo unde se află Pământul”, spune Kruijer. „Și dacă acesta este cazul, probabil că nu ar exista Pământ.”