Uma equipe internacional de pesquisadores da Universidade de Oxford, LMU Munich, ETH Zurique, BGI Bayreuth, e a Universidade de Zurique descobriu que um processo de formação de duas etapas do Sistema Solar inicial pode explicar a cronologia e a divisão em conteúdo volátil e isotópico do Sistema Solar interno e externo.

Suas descobertas serão publicadas em Ciência .

O artigo apresenta um novo quadro teórico para a formação e estrutura do Sistema Solar que pode explicar várias características-chave dos planetas terrestres (como a Terra, Vênus, e Marte), Sistema Solar externo (como Júpiter), e composição de asteróides e famílias de meteoritos. O trabalho da equipe baseia-se e conecta avanços recentes em astronomia (ou seja, observações de outros sistemas solares durante sua formação) e meteorítica - experimentos de laboratório e análises sobre o isótopo, ferro, e conteúdo de água em meteoritos.

A combinação sugerida de fenômenos astrofísicos e geofísicos durante a primeira fase de formação do Sol e do próprio Sistema Solar pode explicar por que os planetas internos do Sistema Solar são pequenos e secos com pouca água por massa, enquanto os planetas externos do Sistema Solar são maiores e úmidos com muita água. Ele explica o registro do meteorito formando planetas em duas etapas distintas. Os protoplanetas terrestres internos se acumularam cedo e foram aquecidos internamente por forte decadência radioativa; isso os secou e dividiu o interior, seco do exterior, população planetária úmida. Isso tem várias implicações para a distribuição e as condições necessárias de formação de planetas como a Terra em sistemas planetários extra-solares.

Os experimentos numéricos realizados pela equipe interdisciplinar mostraram que as cronologias relativas de início precoce e final prolongado de acreção no Sistema Solar interno, e um início tardio e acréscimo mais rápido dos planetas externos do Sistema Solar pode ser explicado por duas épocas de formação distintas de planetesimais, os blocos de construção dos planetas. Observações recentes de discos formadores de planetas mostraram que midplanes de disco, onde os planetas se formam, pode ter níveis relativamente baixos de turbulência. Sob tais condições, as interações entre os grãos de poeira embutidos no gás do disco e água em torno da localização orbital onde faz a transição da fase de gás para a fase de gelo (a linha de neve) pode desencadear uma explosão de formação inicial de planetesimais no Sistema Solar interno e outra posterior e mais longe.

Os dois episódios distintos de formação das populações planetesimais, que acrescenta material do disco circundante e por meio de colisões mútuas, resultar em diferentes modos geofísicos de evolução interna para os protoplanetas em formação. Dr. Tim Lichtenberg do Departamento de Atmosférica, Física Oceânica e Planetária da Universidade de Oxford e principal autor do estudo observa:"Os diferentes intervalos de tempo de formação dessas populações planetesimais significam que sua máquina de calor interna da decadência radioativa diferiu substancialmente. Os planetesimais do Sistema Solar Interior ficaram muito quentes, desenvolveram oceanos de magma internos, núcleos de ferro formados rapidamente, e desgaseificou seu conteúdo volátil inicial, que eventualmente resultou em composições de planetas secos. Em comparação, Os planetesimais externos do Sistema Solar formaram-se posteriormente e, portanto, experimentaram substancialmente menos aquecimento interno e, portanto, formação de núcleo de ferro limitada, e liberação volátil.

"O Sistema Solar interno seco e formado inicialmente e o Sistema Solar externo úmido e formado posteriormente foram, portanto, colocados em dois caminhos evolutivos diferentes no início de sua história. Isso abre novos caminhos para compreender as origens das primeiras atmosferas da Terra. como planetas e o lugar do Sistema Solar dentro do contexto do censo exoplanetário em toda a galáxia. "

Esta pesquisa foi financiada pela Colaboração Simons nas Origens da Vida, a Fundação Nacional de Ciência da Suíça, e o Conselho Europeu de Pesquisa.

O estudo completo, "Bifurcação de blocos de construção planetários durante a formação do Sistema Solar, "será publicado em 22 de janeiro de 2021 em Ciência , 371, 6527.