science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Bewijs dat Jupiter de oudste planeet in het zonnestelsel is

Jupiter is niet alleen de grootste planeet in ons zonnestelsel, maar het is ook de oudste, volgens nieuw onderzoek van het Lawrence Livermore National Laboratory. Krediet:Lawrence Livermore National Laboratory

Een internationale groep wetenschappers heeft ontdekt dat Jupiter de oudste planeet in ons zonnestelsel is.

Door te kijken naar wolfraam- en molybdeenisotopen op ijzermeteorieten, het team, bestaande uit wetenschappers van het Lawrence Livermore National Laboratory en het Institut für Planetologie aan de Universiteit van Münsterin Duitsland, ontdekte dat meteorieten zijn samengesteld uit twee genetisch verschillende nevelreservoirs die naast elkaar bestonden, maar gescheiden bleven tussen 1 miljoen en 3-4 miljoen jaar nadat het zonnestelsel was gevormd.

"Het meest plausibele mechanisme voor deze efficiënte scheiding is de vorming van Jupiter, het openen van een opening in de schijf (een vlak van gas en stof van sterren) en het voorkomen van de uitwisseling van materiaal tussen de twee reservoirs, zei Thomas Kruijer, hoofdauteur van het artikel dat verschijnt in het online nummer van 12 juni van, Proceedings van de National Academy of Sciences . Voorheen aan de Universiteit van Münster, Kruijer, is nu bij LLNL. "Jupiter is de oudste planeet van het zonnestelsel, en zijn vaste kern vormde ruim voordat het gas van de zonnenevel verdween, consistent met het kernaanwasmodel voor de vorming van reuzenplaneten."

Jupiter is de meest massieve planeet van het zonnestelsel en zijn aanwezigheid had een enorm effect op de dynamiek van de zonne-accretieschijf. Het kennen van de leeftijd van Jupiter is de sleutel om te begrijpen hoe het zonnestelsel evolueerde naar zijn huidige architectuur. Hoewel modellen voorspellen dat Jupiter relatief vroeg is gevormd, tot nu, de vorming ervan is nooit gedateerd.

"We hebben geen monsters van Jupiter (in tegenstelling tot andere lichamen zoals de aarde, Mars, de maan en asteroïden), " zei Kruijer. "In onze studie, we gebruiken isotoopsignaturen van meteorieten (die zijn afgeleid van asteroïden) om de leeftijd van Jupiter af te leiden."

Het team toonde door middel van isotopenanalyses van meteorieten aan dat de vaste kern van Jupiter zich vormde binnen slechts ongeveer 1 miljoen jaar na het begin van de geschiedenis van het zonnestelsel, waardoor het de oudste planeet is. Door zijn snelle vorming, Jupiter fungeerde als een effectieve barrière tegen binnenwaarts transport van materiaal over de schijf, mogelijk verklarend waarom ons zonnestelsel geen superaarde heeft (een extrasolaire planeet met een massa die hoger is dan die van de aarde).

Het team ontdekte dat de kern van Jupiter binnen 1 miljoen jaar groeide tot ongeveer 20 aardmassa's, gevolgd door een meer langdurige groei tot 50 aardmassa's tot ten minste 3-4 miljoen jaar na de vorming van het zonnestelsel.

De eerdere theorieën stelden voor dat gasreuzenplaneten zoals Jupiter en Saturnus de groei van grote vaste kernen van ongeveer 10 tot 20 aardmassa's met zich meebrachten, gevolgd door de ophoping van gas op deze kernen. De conclusie was dus dat de gasreuzenkernen gevormd moeten zijn vóór de verdwijning van de zonnenevel - de gasvormige circumstellaire schijf rond de jonge zon - die waarschijnlijk tussen 1 miljoen jaar en 10 miljoen jaar na de vorming van het zonnestelsel plaatsvond.

In productie, het team bevestigde de eerdere theorieën, maar we kunnen Jupiter veel nauwkeuriger dateren binnen 1 miljoen jaar met behulp van de isotopische handtekeningen van meteorieten.

Hoewel deze snelle aanwas van de kernen is gemodelleerd, het was niet mogelijk geweest om hun vorming te dateren.

"Onze metingen laten zien dat de groei van Jupiter kan worden gedateerd met behulp van het verschillende genetische erfgoed en de vormingstijden van meteorieten, ' zei Kruijer.

De meeste meteorieten zijn afkomstig van kleine lichamen die zich in de belangrijkste asteroïdengordel tussen Mars en Jupiter bevinden. Oorspronkelijk zijn deze lichamen waarschijnlijk gevormd op een veel groter bereik van heliocentrische afstanden, zoals gesuggereerd door de verschillende chemische en isotopensamenstellingen van meteorieten en door dynamische modellen die aangeven dat de zwaartekracht van de gasreuzen leidde tot verstrooiing van kleine lichamen in de asteroïdengordel.