ก่อนที่จะมีดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ ก็มีวงแหวน
เช่นเดียวกับที่วัตถุที่โคจรรอบดาวเสาร์ถูกแรงเหวี่ยงให้แบนจนกลายเป็นจานที่แน่นและเรียบร้อย ดวงอาทิตย์ในยุคแรกๆ ของระบบสุริยะก็เป็นเช่นนั้น และวิธีประกอบวงแหวนเหล่านี้ก็อธิบายได้ว่าโลกเติบโตจากวงแหวนเหล่านี้อย่างไร ให้มีขนาดที่สามารถจัดการได้และไม่ใช่สิ่งที่เรียกว่า "Super-Earth"
ซุปเปอร์เอิร์ธเป็นดาวเคราะห์หินที่อยู่รอบดาวฤกษ์อื่นๆ ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าโลกของเราอย่างมาก ซึ่งเป็นดาวเคราะห์หินที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะของเรา และประกอบขึ้นเป็นประมาณ 30% ของดาวเคราะห์นอกระบบที่เป็นหินที่เราเคยค้นพบที่นี่
จากการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Astronomy เราหลีกเลี่ยงชะตากรรมดังกล่าวได้เนื่องจาก "แรงดันกระแทก" ในวงแหวนสุริยะในยุคแรกๆ เหล่านั้น
ทีมนักวิจัยนานาชาติจาก Rice University, University of Bordeaux, Southwest Research Institute ในเมืองโบลเดอร์ รัฐโคโลราโด และสถาบัน Max Planck สำหรับดาราศาสตร์ในเมืองไฮเดลเบิร์ก ประเทศเยอรมนี ได้ทำการจำลองซูเปอร์คอมพิวเตอร์หลายร้อยครั้งเพื่อสร้างระบบสุริยะขึ้นใหม่
สิ่งที่พวกเขาค้นพบคือแถบความดันสูงสามแถบในดิสก์เพิ่มกำลังสุริยะจานแรกสามารถอธิบายทุกอย่างตั้งแต่องค์ประกอบของแถบดาวเคราะห์น้อยระหว่างดาวอังคารกับดาวพฤหัสบดีและการก่อตัวของแถบไคเปอร์ไปจนถึงเหนือดาวเนปจูน แต่ยังโคจรเกือบเป็นวงกลมทั้งสี่ ดาวเคราะห์ชั้นใน องค์ประกอบและขนาดต่างกัน
“การสร้างแบบจำลองของเราแสดงให้เห็นว่าส่วนที่นูนของแรงดันสามารถรวมฝุ่นได้ และส่วนที่นูนของแรงดันที่เคลื่อนที่สามารถทำหน้าที่เป็นโรงงานสำหรับดาวเคราะห์ใกล้เคียงได้” อังเดร อิซิโดโร นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยไรซ์ซึ่งเป็นผู้นำการศึกษานี้ กล่าวในข่าวประชาสัมพันธ์ “เราจำลองการก่อตัวของดาวเคราะห์โดยเริ่มจากเม็ดฝุ่นและครอบคลุมระยะต่างๆ มากมาย ตั้งแต่เม็ดเล็กๆ มิลลิเมตรไปจนถึงดาวเคราะห์และดาวเคราะห์
"เราเสนอว่าแรงดันกระแทกจะทำให้เกิดแหล่งกักเก็บวัสดุดิสก์ในระบบสุริยะภายในและภายนอกและควบคุมปริมาณวัสดุที่มีอยู่เพื่อสร้างดาวเคราะห์ในระบบสุริยะชั้นใน"
หากดิสก์มีองค์ประกอบสม่ำเสมอหรือมีองค์ประกอบ "เรียบ" ระบบสุริยะก็จะมีองค์ประกอบที่แตกต่างจากที่เราเห็นในปัจจุบันมาก
Andrea Isella รองศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และดาราศาสตร์ของ Rice และผู้ร่วมวิจัยกล่าวว่า "ในจานเรียบ อนุภาคของแข็ง เม็ดฝุ่น หรือก้อนหิน ควรถูกดึงเข้าไปอย่างรวดเร็วและหายไปภายในดาวฤกษ์" . คุณต้องการบางสิ่งบางอย่างเพื่อหยุดพวกเขาเพื่อให้เวลาพวกเขากลายเป็นดาวเคราะห์
ในแรงดันที่เพิ่มขึ้นเหล่านี้ ก๊าซมีความหนาแน่นมากขึ้นและอนุภาคของก๊าซจะเคลื่อนที่เร็วขึ้น ช่วยชะลอการเคลื่อนตัวของวัสดุที่เป็นของแข็งที่หนักกว่า เช่น ฝุ่นและหิน ทำให้พวกมันเริ่มสะสมในดาวเคราะห์
นักวิจัยกล่าวว่ากุญแจสำคัญคือการก่อตัวอย่างรวดเร็วของวงแหวนกลางที่สองของดิสก์สุริยะ เมื่อพวกเขาทำการจำลองด้วยวงแหวนที่สองของวัสดุที่ก่อตัวในช่วงปลาย จะทำให้วัสดุที่เป็นของแข็งเข้าสู่ระบบสุริยะชั้นในได้มากขึ้น สิ่งนี้นำไปสู่การก่อตัวของซุปเปอร์เอิร์ธ แต่วงแหวนที่สองที่ก่อตัวขึ้นอย่างรวดเร็วนำไปสู่ระบบสุริยะที่คล้ายกับของเรามาก
“เมื่อเกิดแรงกดดันในกรณีเหล่านี้ มวลจำนวนมากได้บุกรุกระบบภายในแล้วและพร้อมที่จะสร้างซุปเปอร์เอิร์ธ” อิซิโดโรกล่าว “ดังนั้น จังหวะเวลาของก้อนความกดอากาศปานกลางอาจเป็นส่วนสำคัญของระบบสุริยะ”
บทวิเคราะห์: การหาว่าเรามาที่นี่ได้อย่างไร จะช่วยเราค้นหาสิ่งมีชีวิตต่างดาวที่นั่น หากมี
ซุปเปอร์เอิร์ธไม่จำเป็นต้องเหมือนโลกเสมอไป เพียงแต่ใหญ่กว่า เนื่องจากคณิตศาสตร์และฟิสิกส์ของเอกภพมีแนวโน้มที่จะเข้าหาวัตถุที่เป็นหินขนาดใหญ่กว่าซึ่งมีแรงโน้มถ่วงมากขึ้นอย่างมากเมื่อรัศมีเพิ่มขึ้น
ถ้าโลกมีขนาดใหญ่กว่าสิบเท่า โดยสมมติว่ามีความหนาแน่นเท่ากับของเรา ซึ่งจะเป็นถ้าองค์ประกอบของมันตามสัดส่วนอย่างที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน แรงโน้มถ่วงของโลกก็จะมากกว่าสิบเท่าเช่นกัน
ดังนั้น ถ้าคุณหนัก 100 กก. บนโลก คุณจะหนัก 1000 กก. บนซูเปอร์เอิร์ธ และกล้ามเนื้อและโครงกระดูกของเราจะต้องแข็งแรงขึ้นมาก เพื่อรองรับน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นนั้น มันจะเหมือนกับการบีบวัวที่โตเต็มวัยเข้าไปในร่างกายของมนุษย์
จำเป็นต้องพูด มันจะเปลี่ยนวิธีที่ชีวิตพัฒนาขึ้นบนโลกอย่างมาก หากมันสามารถพัฒนาได้ แรงโน้มถ่วงที่เพิ่มขึ้นยังมีนัยสำคัญว่าสนามแม่เหล็กป้องกันอาจพัฒนาขึ้นหรือไม่ หากไม่มีมัน รังสีอัลตราไวโอเลตจะคร่าชีวิตส่วนใหญ่บนโลกใบนี้ และลมสุริยะจะทำลายชั้นบรรยากาศของเราไปมาก (ซึ่งเราสงสัยว่าจะเกิดขึ้นกับดาวอังคาร)
การรู้สภาวะที่จะทำให้ชีวิตเป็นไปตามที่เราทราบจะช่วยให้เราระบุได้ว่าดาวเคราะห์นอกระบบดวงใดมีแนวโน้มว่าจะมีชีวิตอยู่บนดาวเคราะห์ดวงนั้นมากที่สุด และด้วยทรัพยากรที่มีอยู่อย่างจำกัดที่เรามีสำหรับการวิจัย ยิ่งเราสามารถจำกัดรายชื่อดาวเคราะห์ที่ตกเป็นเหยื่อได้มากเท่าไร โอกาสที่เราจะประสบความสำเร็จก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น