Международная группа исследователей совместно с учёным из СФУ объяснила особенности зарождения некоторых крупных планет – сообщает пресс-служба университета
С помощью компьютерного моделирования международная
группа исследователей совместно с учёным из Сибирского
федерального университета (СФУ) доказала, что легкие химические
элементы планетарных эмбрионов улетучиваются, если масса
протопланеты меньше массы Марса и находится на орбитальном
расстоянии от Солнца не далее 1,5 астрономических единиц
(АЕ).
«Потеря лёгких элементов, происходящая на стадии формирования
„эмбрионов“, приводит к преобладанию тяжёлых элементов,
наблюдаемому, в частности, на Земле. Всё дело в том, что
планетарные эмбрионы, имеющие размеры от нескольких сотен до
нескольких тысяч километров, могут образовывать океаны
раскалённой магмы благодаря взаимным столкновениям,
гравитационной энергии и нагреву от короткоживущих радиоактивных
элементов. При этом происходит выделение летучих элементов из
океана магмы и формирование паровых атмосфер. Однако в процессе
отвердевания магмы после охлаждения протопланетного диска паровая
атмосфера начинает катастрофически улетучиваться и может быть
полностью утрачена из-за гидродинамического истечения атмосферы в
окружающее пространство под действием поглощаемого интенсивного
ультрафиолетового излучения Солнца. При этом убегающие атомы
водорода, образующиеся при диссоциации молекул воды и водорода,
будут вытягивать также более массивные элементы типа инертных
газов (неон и аргон) и даже формирующие твердую кору
элементы — калий, натрий, кремний, магний», — рассказал
соавтор исследования, профессор кафедры прикладной механики СФУ,
главный научный сотрудник Института вычислительного
моделирования СО РАН Николай Еркаев.
Коллектив исследователей рассмотрел три сценария эволюции
УФ-излучения молодой звезды (для спокойного, умеренного и
активного Солнца). Учёные провели компьютерное моделирование
процесса «убегания» атмосферы, изучили изменения её состава от
различных планетарных эмбрионов, равных по массе Луне, Марсу, а
также составляющих половину и полторы массы Марса на различных
орбитальных расстояниях в интервале между орбитами Венеры и
Марса. Выяснилось, что паровые атмосферы и присутствующие в них
микроэлементы будут быстро и полностью утрачены, если масса
протопланеты меньше массы Марса и находится на орбитальном
расстоянии от Солнца не далее 1,5 астрономических единиц (АЕ).
Орбита Земли соответствует 1АЕ — отметил Николай
Еркаев.
Но, в отношении более массивных эмбрионов (от 1 до 1.5 масс
Марса) почти все из рассмотренных паровых атмосфер могут быть
потеряны примерно за 12 миллионов лет, что находится в пределах
времени формирования первой твердой марсианской коры (после 20
миллионов лет). И, наконец, для всех рассмотренных планетарных
масс и орбит интенсивность «утекания» аргона и неона настолько
высока, что не будет возникать разделения их изотопов в
атмосфере.
«Наша группа пришла к выводу, что изученные планетарные эмбрионы,
даже при отсутствии разделения изотопов, будут сильно обеднены в
отношении инертных газов и умеренно летучих элементов. Таким
образом, гидродинамическое истечение атмосфер может существенно
влиять на финальный состав планет, которые поглощают такие
планетарные эмбрионы в процессе своей эволюции. Это может
касаться как летучих компонентов, так и соотношения железа и
магния в составе планеты. К примеру, рассмотренный механизм может
быть одной их причин высоких значений железа и магния и низких
значений кремния, наблюдаемых на Земле в настоящее время», —
резюмировал красноярский учёный.
Пресс-служба СФУ
Источник: news.sfu-kras.ru
Источник: scientificrussia.ru