목성의 거친 젊음이 태양계 전체를 재구성했을 수도 있습니다

행성 과학자인 André Izidoro와 Baibhav Srivastava는 고급 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 목성의 빠른 초기 팽창이 어린 태양을 둘러싸고 있는 가스와 먼지 원반을 교란시키는 것을 발견했습니다. 행성의 강한 중력으로 인해 원반 전체에 잔물결이 발생하여 작은 입자가 태양으로 떨어지는 것을 방지하는 “우주 교통 체증”이 발생했습니다. 대신, 이 입자들은 촘촘한 띠로 축적되어 행성의 고체 전구체인 미행성체로 합쳐지게 됩니다.

2세대 소행성체와 콘드라이트의 기원

이번 연구의 주요 발견은 이러한 띠 내에서 형성되는 미행성체가 태양계의 원래 구성 요소가 아니라는 것입니다. 그들은 후기 세대의 일부였으며 태양계 초기 시대의 화학적, 연대적 단서를 모두 포함하는 돌질 운석 클래스인 많은 콘드라이트의 탄생과 일치하는 시기에 형성되었습니다.

라이스 대학의 지구, 환경 및 행성 과학 조교수인 Izidoro는 “콘드라이트는 태양계가 탄생했을 때의 타임캡슐과 같습니다.”라고 말했습니다. “그들은 수십억 년에 걸쳐 지구에 떨어졌고, 과학자들은 우주 기원에 대한 단서를 풀기 위해 이를 수집하고 연구했습니다. 미스터리는 항상 이렇습니다. 왜 이 운석 중 일부는 최초의 고체가 생성된 지 200만~300만 년 후에 그렇게 늦게 형성되었는가? 우리의 결과는 목성 자체가 이들의 지연된 탄생을 위한 조건을 만들었다는 것을 보여줍니다.”

콘드라이트는 과학적 연구에 사용할 수 있는 가장 손길이 닿지 않은 물질을 보존하기 때문에 특히 중요합니다. 행성을 건설하는 1세대 물체에서 나온 운석은 녹고 변형되어 원래 구조의 대부분을 잃었습니다. 대조적으로, 콘드라이트는 원시 태양계 먼지뿐만 아니라 콘드룰이라고 불리는 작은 용융 방울도 보유하고 있습니다. 그들의 예상외로 늦은 형성은 수십년 동안 연구자들에게 도전을 안겨주었습니다.

Srivastava는 “우리 모델은 이전에는 적합하지 않았던 두 가지 특징, 즉 두 가지 형태로 나타나는 운석의 동위원소 지문과 행성 형성의 역학을 연결합니다”라고 설명했습니다. “목성은 일찍 성장하여 가스 원반에 틈을 열었으며, 그 과정은 태양계 내부와 외부 물질 사이의 분리를 보호하여 뚜렷한 동위원소 특성을 보존했습니다. 또한 행성상이 훨씬 나중에 형성될 수 있는 새로운 영역을 만들었습니다.”

목성이 내부 태양계 형성을 어떻게 도왔는지

이 연구는 또한 또 다른 수수께끼에 대해 밝힙니다. 지구, 금성, 화성이 왜 다른 별 주위에서 관찰되는 많은 행성계에서 흔히 나타나는 결과인 나선형으로 안쪽으로 회전하는 대신 태양으로부터 1천문 단위 근처에서 공전하는 이유입니다. 가스의 내부 흐름을 차단함으로써 목성은 젊은 행성이 태양을 향해 이동하는 것을 막았습니다. 결과적으로 이 세계는 지구와 그 주변 행성이 결국 형성되는 지구 영역에 남아있었습니다.

Izidoro는 “목성은 단지 가장 큰 행성이 ​​된 것이 아니라 내부 태양계 전체의 구조를 설정했습니다”라고 말했습니다. “그것이 없었다면 우리는 우리가 알고 있는 지구를 가질 수 없었을 것입니다.”

연구팀의 결론은 칠레 북부의 ALMA(Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) 망원경을 통해 관찰된 젊은 별계의 원반에서 볼 수 있는 고리 및 간격 패턴과 일치합니다. 이러한 구조는 거대한 행성의 형성이 주변 환경을 어떻게 바꿀 수 있는지 보여줍니다.

Izidoro는 “이 어린 원반을 보면 거대한 행성이 탄생 환경을 형성하고 재형성하기 시작하는 것을 볼 수 있습니다”라고 말했습니다. “우리 태양계도 다르지 않았습니다. 목성의 초기 성장은 지구로 떨어진 운석 안에 갇혀 오늘날에도 읽을 수 있는 흔적을 남겼습니다.”

이 연구는 NSF(National Science Foundation), NSF가 자금을 지원하는 빅 데이터 프라이빗 클라우드 연구 사이버 인프라 및 Rice의 연구 컴퓨팅 센터의 지원을 받았습니다.