Nya studier av en sällsynt typ av meteorit visar att material från nära solen nådde det yttre solsystemet även när planeten Jupiter rensade en lucka i skivan av damm och gas från vilken planeterna bildades. Resultaten, publiceras denna vecka i Proceedings of the National Academy of Sciences , lägga till en framväxande förståelse för hur vårt solsystem bildades och hur planeter bildas runt andra stjärnor.

Konsensus teorin om hur planeter bildas är att de samlas från en skiva av damm och gas som roterar runt en nybildad stjärna. Bevis för sammansättningen av denna protoplanetariska skiva i vårt eget solsystem kommer från kondriter, en typ av meteorit som består av mindre partiklar, eller kondruler, som samlades som en kosmisk dammkanin.

"Om vi ​​förstår transporter, vi kan förstå skivans egenskaper och härleda hur planeterna byggdes, sa Qingzhu Yin, professor i jord- och planetvetenskap vid University of California, Davis och medförfattare på tidningen.

Materialet i kondriter är extremt gammalt, representerar överblivet damm och skräp från det mycket tidiga solsystemet. Ytterligare bevis kommer från stenar från jorden och månen och prover av kosmiskt stoft och kometmaterial som samlats in av Stardust-uppdraget och andra rymdsonder.

Forskare kan räkna ut ungefär var och när dessa meteoriter bildades genom att mäta förhållandet mellan isotoper av element som syre, titan och krom i dem.

Tidigare arbete av Yins laboratorium och andra visade att meteoriter delas in i två breda grupper efter sammansättning. Kolhaltiga meteoriter tros ha sitt ursprung i det yttre solsystemet. Icke-kolhaltiga meteoriter bildades från skivan närmare solen där kolbaserade och andra flyktiga föreningar bakades bort.

Varför var det inte mer blandning, om alla planeter bildades av samma protoplanetariska skiva? Förklaringen är att när Jupiter bildades tidigare, det plöjde en lucka i skivan, skapar en barriär för rörelse av damm, sa Yin. Astronomer som använder radioteleskopet ALMA i Chile har observerat samma fenomen i protoplanetära skivor runt andra stjärnor.

Att korsa Jupitergapet

Ändå verkar vissa meteoriter vara undantag från denna allmänna regel med en bredare blandning av komponenter.

Yin, UC Davis forskare Curtis Williams, och deras medarbetare genomförde en detaljerad studie av isotoper från 30 meteoriter. De bekräftade att de föll i två distinkta grupper:de icke-kolhaltiga kondriterna såväl som andra, vanligare typer av meteoriter; och de kolhaltiga meteoriterna.

Sedan studerade de individuella kondriler från två kondritiska meteoriter, Allende-meteoriten som föll i Mexiko 1969 och Karoonda-meteoriten, som föll i Australien 1930.

Dessa meteoriter visade sig innehålla kondruler från både det inre och yttre solsystemet. En del material från det inre solsystemet måste ha lyckats ta sig över Jupiterbarriären för att med det yttre solsystemets kondruler samlas till en meteorit som miljarder år senare skulle falla till jorden.

Hur? Det finns ett par möjliga mekanismer, sa Williams.

"En är att det fortfarande fanns rörelse längs skivans mittplan, även om det borde ha stoppats av Jupiter, " sade han. "Den andra är att vindar i det inre solsystemet kan ha lyft partiklar över Jupitergapet."

Var och en av dessa mekanismer kan också vara ansvarig för material i det inre solsystemet som också har hittats i kometer av Stardust-uppdraget.

Den nya studien hjälper till att koppla samman kosmokemi, planetvetenskap och astronomi för att ge en komplett bild av planetbildning, sa Yin.