Apabila ia datang kepada zaman awal sistem solar kita, Jupiter memegang reputasi yang meragukan. Dalam beberapa cara, gergasi berkhidmat sebagai pelindung bumi, graviti melancarkan serpihan berbahaya jauh dari planet berbatu. Pada masa yang sama, Musytari juga telah melemparkan bahan ke dalam, juga menyebabkan asteroid yang kaya dengan hidrogen dan embrio planet, atau planet-planet, ke dalam planet terestrial yang penuh sesak.
Kandungan Terkait
- Jupiter's Lightning Lebih Banyak Bumi-Seperti Daripada Kita Pemikiran
- Bagaimana Musytari Muda Bertindak sebagai Kedua Pelindung dan Pemusnah
Sekarang, penyelidik mencadangkan bahawa dalam berbuat demikian, Musytari dan gergasi gas lain mungkin telah menyumbang sesuatu yang lain yang penting kepada dunia berbatu: air.
Dunia yang paling besar mungkin telah menggiring puing-puing yang kaya dengan air dari sistem suria luar untuk jatuh di dunia berbatu. Dan penyelidikan baru mencadangkan penyerahan cecair, bahan utama untuk kehidupan seperti yang kita tahu, mungkin tidak beruntung. Sebaliknya, semua sistem planet yang cukup beruntung untuk menjadi tuan rumah gergasi gas di pinggir mereka harus secara automatik mempunyai bahan kaya air yang jatuh di atas planet batin mereka.
Selepas gergasi gas telah berkembang sepenuhnya, serpihan yang dilemparkan ke dalamnya boleh berbahaya. Tetapi semasa fasa utama kelahiran mereka, mereka melambungkan bahan kaya hidrogen yang dikunci ke kerak bumi dan mantel, muncul kemudian untuk ikatan dengan oksigen dan menjadi air.
"Dalam proses pembentukan, mereka menghantar timbunan planetesimal yang besar di seluruh tempat itu, dan beberapa bash ke planet bumi, " kata Sean Raymond, seorang ahli astronomi yang mempelajari bagaimana planet-planet berkembang di Universiti Perancis Bordeaux dan penulis utama kajian yang diterbitkan dalam jurnal Icarus . Dengan memodelkan gergasi gas di sistem solar awal, Raymond mendapati bahawa planet-planet gergasi pelbagai saiz tidak dapat dielakkan melemparkan bahan kaya dengan air ke dalam sistem dalaman, di mana dunia-dunia berbatu berpotensi memegangnya sebagai air cair di permukaan mereka.
Air, tentu saja, merupakan bahan utama bagi evolusi kehidupan seperti yang kita ketahui di Bumi. Oleh itu, apabila memburu dunia di luar sistem suria, dunia-dunia berbatu yang mampu menganjurkan cecair berharga dianggap sebagai kawasan pemburu yang terbaik untuk kehidupan luar angkasa. Sejak 1980-an, penyelidik telah berusaha untuk menentukan bagaimana air tiba di Bumi. Hari ini, asteroid kaya dengan karbon adalah suspek utama.
Dalam sistem solar muda, perlanggaran sering dan orbit menyeberang satu sama lain, dan asteroid awal masih mudah terjejas dengan pertemuan rapat dengan planet lain, yang graviti melemparkannya ke dunia berbatu. "Saya fikir ia adalah cerita yang sangat menarik, dan satu itu fundamental jika anda cuba memahami bagaimana anda membuat planet yang dihuni, "kata astrochemist Conel Alexander, yang mengkaji meteorit primitif dari asteroid tersebut.
Kira-kira 4.5 bilion tahun yang lalu, awan gas sisa dari pembentukan matahari merapatkan planet. Gas itu digantung selama berjuta-juta tahun, mempengaruhi gerakan planet dan komponennya yang kaya dengan batu. Suhu naik bermakna hidrogen, blok bangunan untuk air, terperangkap dalam ais di kawasan sejuk sistem suria, jauh dari jangkauan bumi.
Ia seolah-olah planet kita ditakdirkan untuk menjadi tanah lapang kering dan tandus. Jadi apa yang berlaku?
'Konsep yang ringkas'
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, model-model sistem solar kami telah menunjukkan bahawa gergasi gas yang paling mungkin menjalani tarian rumit sebelum berakhir di tempat mereka sekarang. Neptunus dan Uranus mungkin lebih dekat dengan matahari berbanding hari ini. Akhirnya, mereka bergerak ke luar, tempat perdagangan di sepanjang jalan. Dikenali sebagai model Nice, proses ini dianggap telah merangsang Pengeboman Berat Akhir, suatu kesan sampingan berais sekitar 600 juta tahun selepas sistem solar terbentuk.
Zuhal dan Jupiter mungkin telah menjalani perjalanan yang lebih menggerunkan, membajak melalui tali pinggang asteroid muda dalam perjalanan ke dalam sistem suria dalam sebelum membalikkan arah dan menuju ke belakang. Sepanjang perjalanan, mereka juga menghantar asteroid ke arah Bumi. Ini dikenali sebagai model Grand Tack, yang Raymond membantu merumuskan pada tahun 2008.
Sekitar masa itu, Raymond mula tertarik dengan bagaimana Musytari mungkin telah membentuk penghantaran air pada sistem solar awal. Tetapi pemodelannya dicemari oleh masalah pemrograman kecil yang dia tidak nampaknya goyah. Ia mengambil ketibaan penyelidik pasca doktoral Andre Izidoro, hampir satu dekade kemudian, untuk menyelesaikan masalah itu.
"Izidoro mendapati pepijat yang saya miliki selama bertahun-tahun dalam setengah jam, " kata Raymond dengan penuh dendam. "Saya benar-benar gembira kerana dia dapati ia supaya kita dapat melakukan projek itu."
Di bawah model baru ini, apabila gergasi gas tumbuh lebih besar, memakan lebih banyak bahan, graviti yang semakin meningkat menjejaskan protoplanet berdekatan. Serangan gas nebula yang masih ada memberi kesan bagaimana serpihan bergerak melalui sistem solar, menghantar sebahagian kecilnya ke dalam ke arah sistem solar dalaman. Sebahagian daripada bahan itu terperangkap dalam tali pinggang asteroid, memasangkannya dengan asteroid kaya karbon yang kandungannya sangat mirip dengan Bumi.
Pada asalnya, Raymond berkata, asteroid kaya dengan karbon yang tersebar di rantau yang merangkumi 5 hingga 20 kali jarak Bumi-matahari. "Ia mesti meliputi seluruh sistem solar, " katanya.
Tetapi Alexander, yang mengkaji asteroid kaya karbon, mengesyaki rantau ini lebih kecil, dengan kebanyakan suspek yang terbentuk di luar orbit Jupiter. Namun, beliau fikir model Raymond melakukan tugas yang baik untuk menerangkan bagaimana bahan yang kaya dengan air dihantar ke Bumi, memanggil hipotesis "sangat munasabah."
"Ini adalah cara terbaik untuk mendapatkan volatil ini ke dalam rantau pembentukan planet terestrial, " kata Alexander.
Model ini meninggalkan beberapa soalan tergantung, seperti mengapa begitu banyak kekayaan jisim sistem solar awal hadir hari ini. "Itu bahagian utama yang perlu disambungkan, " Raymond mengakui.
Namun, beliau berkata model itu membantu mengisi beberapa jurang, termasuk mengapa air bumi sepadan dengan komposisi asteroid tali pinggang luar lebih daripada asteroid yang kering di dalam tali pinggang.
"Ia merupakan akibat yang sangat mudah dari Musytari dan Zuhal yang semakin meningkat, " katanya.
Memburu dunia kaya air
Sebelum model Raymond, penyelidik menyangka tarian yang luar biasa dari planet luar yang menghantar air ke dalam sistem solar dalaman dan memelihara Bumi dari masa depan yang kering. Jika itu benar, ia akan menjadi berita buruk bagi dunia lain, di mana gergasi gas mungkin kekal bunga dinding yang tidak pernah bergerak jauh dari tempat asalnya.
Model baru menunjukkan bahawa mana-mana gergasi gas akan menghantar bahan basah yang terbuang ke dalam akibat akibat pembentukannya. Walaupun dunia bersaiz besar Jupiter adalah yang paling berkesan, Raymond mendapati bahawa mana-mana gergasi gas bersaiz besar boleh mencetuskan pertumbuhan. Itu berita baik untuk penyelidik memburu planet berair di luar sistem suria kita.
Dalam sistem solar kita sendiri, model ini menunjukkan bahawa ices dari sistem suria luar melimpah ke Bumi dalam tiga gelombang. Yang pertama datang sebagai Jupiter membengkak. Yang kedua dicetuskan semasa pembentukan Saturnus. Dan yang ketiga akan berlaku apabila Uranus dan Neptunus berhijrah ke dalam sebelum disekat oleh dua yang lain dan dihantar kembali ke pinggir sistem suria.
"Saya fikir perkara yang paling kerap adalah ia pada dasarnya membayangkan untuk mana-mana sistem exo-solar di mana anda mempunyai planet gergasi dan planet terestrial, planet-planet gergasi ini akan menghantar air masuk ke planet bumi, " kata David O'Brien, seorang penyelidik di Planet Institut Sains yang mengkaji pembentukan planet dan evolusi sistem solar awal. "Itu membuka banyak peluang untuk kajian planet yang boleh dihuni."
Malangnya, setakat ini kita tidak mempunyai banyak sistem yang serupa untuk dibandingkan. Kebanyakan eksoplanet yang diketahui telah dikenalpasti dengan misi Kepler NASA, yang menurut O'Brien paling sensitif terhadap planet dengan orbit yang lebih kecil daripada Bumi dan mengalami kesulitan mengesan gergasi gas dalam sistem luar. Planet berbatu kecil juga lebih mencabar untuk diperhatikan. Itu tidak bermakna mereka tidak berada di sana-hanya bermakna kita belum lagi melihatnya.
Tetapi jika sistem sedemikian wujud, kajian Raymond menunjukkan bahawa dunia berbatu harus menjadi kaya dengan apa yang kita anggap sebagai cecair kehidupan. "Jika ada planet terestrial dan planet gergasi, planet-planet gergasi itu mungkin memberi planet terestrial beberapa air, " kata O'Brien.
