До сих пор астрофизики не могли прийти к единому мнению о том, как формировались планеты Солнечной системы. Согласно одной версии, это происходило в результате многочисленных столкновений относительно небольших астероидов диаметром около километра. Другая теория гласит, что в определённый момент времени облака пыли вокруг массивных протопланет, около ста километров в диаметре, становились настолько плотными, что практически мгновенно обрушивались на их поверхность.
В поисках доказательств в поддержку одного из двух сценариев большая международная команда учёных обнаружила самое древнее семейство астероидов, сформировавшееся более четырёх миллиардов лет назад.
Пояс астероидов, расположенный между орбитами Марса и Юпитера, содержит множество объектов неправильной формы. По мере развития телескопов астрономы смогли выделять похожие тела на сходных орбитах и предположили, что эти астероиды являются осколками, образовавшимися при столкновениях более крупных тел. Поиск и изучение таких астероидных семейств помогают учёным проследить историю развития нашей планетарной системы.
Однако идентифицировать самые старые семейства возрастом в несколько миллиардов лет невероятно сложно, потому что со временем они разлетаются далеко друг от друга. Поверхность астероидов, обращённая к Солнцу, нагревается, в то время как обратная сторона остывает. В результате возникает излучение, которое заставляет их смещаться с обычной орбиты и дрейфовать в пространстве.
Марко Дельбо (Marco Delbo) из Обсерватории Лазурного берега (Observatoire de la Côte d'Azur) и его коллеги использовали новый подход. С помощью моделей они оконтурили каждую известную семью, разыскивая фрагменты, которые разлетелись дальше других.
Скорость, с которой каждый осколок удаляется от центра группы, зависит от его размера – мелкие астероиды смещаются быстрее, чем крупные. Учёные установили корреляцию между размером тела и скоростью его дрейфа, чтобы точно определить границы многих семей.
"Разделив все семьи в основном поясе, мы можем выяснить, какие астероиды появились в результате столкновений, а какие сохранились в целом виде, — рассказывает соавтор нового исследования Кевин Уолш (Kevin Walsh) из Юго-западного исследовательского института в Боулдере. – Мы отметили членов всех известных семей и обнаружили гигантскую пустоту, населённую только горсткой астероидов, которые являются частью первоначального пояса астероидов".
Новый анализ позволил выделить в поясе 17 одиноких астероидов, которые избегали столкновений более четырёх миллиардов лет и сохранили свой внешний облик с тех пор, когда совсем юные газовые гиганты ещё не заняли свои орбиты.
В отличие от большинства относительно молодых объектов, появившихся в главном поясе около миллиарда лет назад, описанные астероиды отличаются тёмным цветом и трудно поддавались наблюдению с Земли. Соединяя эти планетарные кусочки как фрагменты головоломки, исследователи смогли восстановить приблизительные размеры изначальных тел, и ни одно из них не было меньше 35 километров в диаметре.
По словам астрономов, если бы планеты появлялись путём постепенного роста за счёт небольших астероидов, то часть этих небольших тел должна была сохраниться до наших дней. Но тот факт, что в поясе астероидов найдены следы только очень крупных протопланет, подтверждает теорию рождения основных объектов Солнечной системы в ходе гравитационного коллапса пылевых облаков.
Однако астрономы говорят, что у них впереди ещё много работы. Команда планирует и дальше искать самые древние астероиды по всему главному поясу, чтобы попытаться окончательно разобраться в истории Солнечной системы.
Подробные результаты новой работы представлены в статье, которая была опубликована в журнале Science.
Кстати, ранее другими исследователями высказывалось предположение, что астероиды и землеподобные планеты могут образовываться из грязевых шаров.
