De stenede planeter tættest på solen består af meget forskellige materialer end gasgiganterne i det ydre solsystem. Det er fordi for milliarder af år siden blev vores babysolsystem opdelt i to af en kosmisk portvagter, der forhindrede materialer i det indre og ydre område fra at blandes.
Det viser sig, at gatekeeper var en ring af støv og gas, ifølge en ny undersøgelse. Hegnet, eller "Great Divide", et udtryk myntet af forfatterne, er nu for det meste tom plads lige inden for Jupiters bane.
For ca. to årtier siden indså kemikere, at byggestenene til planeter - planetesimaler af asteroidstørrelse eller meget mindre "småsten" - havde meget forskellige sammensætninger afhængigt af deres afstand fra solen. De småsten, der opbyggede de ydre eller "joviske" planeter, indeholdt højere koncentrationer af organiske molekyler som kulstof og flygtige stoffer eller is og gasser end dem, der byggede de "jordiske" planeter tættere på solen, såsom Jorden og Mars.
Men det var forundrende, fordi teorien forudsagde, at småsten fra det ydre solsystem skulle have spiraleret mod det indre solsystem, på grund af det, der kaldes "gas drag", eller tyngdekraften i gassen, der omgiver den unge sol.
Før denne undersøgelse troede videnskabsmænd, at "gravitationsvæggen, der forhindrede blanding mellem den indvendige og ydre disk i vores opstående solsystem var Jupiter," sagde seniorforfatter Stephen Mojzsis, professor i geokemi ved University of Colorado Boulder. Tænkningen var, at Jupiter var så stor og dens tyngdekrafttrækning så stærk, at den snublede små småsten inden de kunne nå det indre solsystem.
For at teste denne teori oprettede Mojzsis og hovedforfatter Ramon Brasser, en forsker ved Earth-Life Science Institute ved Tokyo Institute of Technology i Japan, computersimuleringer, der genoprettede væksten af det tidlige solsystem og planeterne deri.
Simuleringen afslørede, at Jupiter ikke kunne vokse hurtigt nok til at forhindre alle kulstofrige sten i at strømme ind i det indre solsystem. Faktisk blev de fleste småsten fra det ydre solsystem sendt direkte videre af den voksende Jupiter.
"Jupiter er en meget ineffektiv gatekeeper," fortalte Mojzsis til Live Science. "Det er som om en porøs grænse indvandrere fra det ydre solsystem ville have oversvømmet det indre solsystem." Jupiter i sig selv ville have sluppet gennem mange småsten, hvilket betyder, at planeter i det ydre og det indre solsystem ville have vist sig at have lignende sammensætninger, tilføjede han.
I stedet foreslog de to videnskabsfolk en anden teori: tidligt i solsystemets historie kunne der have eksisteret en ring eller flere ringe af skiftende bånd med højt og lavt tryk gas og støv, der cirkler rundt solen. Disse ringe ville have forhindret småsten i at bevæge sig indad. De baserede deres hypotese på observationer fra Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) i Chile, som viste, at ca. 2 ud af 5 unge stjerner havde disse tyre-øjen-lignende skiver omkring sig.
Disse højtryksskiver kunne have fanget støv og fået det til at samle sig i forskellige grupper - et, der f.eks. Ville danne Jupiter og Saturn og en anden Jord og Mars. En af disse dræn kunne have forhindret ydre småsten i at bevæge sig ind mod solen og skabe den store kløft, sagde Mojzsis. Alligevel ville denne ring ikke være fuldt forseglet. Det ville have gjort det muligt for kulstofholdige småsten at strømme ind i det indre solsystem og skabe frøene for livet på Jorden, tilføjede han.
Det er en "interessant idé," sagde Michiel Lambrechts, en postdoktor ved Lund-observatoriet i Sverige, som ikke var en del af studiet. "Selvom forfatterne præsenterer arbejde, der illustrerer udfordringen ved at opdele de indre og ydre solide reservoirer med en voksende Jupiter, fremstiller de ikke en lignende detaljeret ringemodel."
Denne ringmodel er nødt til at demonstrere, hvordan småsten fanges, og hvordan planeterne ender med at vokse i sådanne småstenfælder, tilføjede han. Indtil da, "er det stadig svært at favorisere denne ringmodel frem for andre potentielle forklaringer."
Resultaterne blev offentliggjort i dag (13. januar) i tidsskriftet Nature Astronomy.
