Jordens fasta yta och måttliga klimat kan bero på till viss del, till en massiv stjärna i solens födelsemiljö, enligt nya datorsimuleringar av planetbildning.

Utan stjärnans radioaktiva grundämnen injicerade i det tidiga solsystemet, vår hemplanet kan vara en fientlig havsvärld täckt av globala inlandsisar.

"Resultaten av våra simuleringar tyder på att det finns två kvalitativt olika typer av planetsystem, " sa Tim Lichtenberg från National Centre of Competence in Research PlanetS i Schweiz. "Det finns sådana som liknar vårt solsystem, vars planeter har lite vatten, och de där främst havsvärldar skapas eftersom det inte fanns någon massiv stjärna när deras värdsystem bildades."

Lichtenberg och kollegor, inklusive University of Michigan astronomen Michael Meyer, var från början fascinerade av den roll den potentiella närvaron av en massiv stjärna spelade vid bildandet av en planet.

Meyer sa att simuleringarna hjälper till att lösa några frågor, samtidigt som man uppfostrar andra.

"Det är fantastiskt att veta att radioaktiva grundämnen kan hjälpa till att göra ett vått system torrare och att ha en förklaring till varför planeter inom samma system skulle dela liknande egenskaper, sa Meyer.

"Men radioaktiv uppvärmning kanske inte räcker. Hur kan vi förklara vår jord, som är väldigt torr, verkligen, jämfört med planeter som bildas i våra modeller? Att ha Jupiter där den är kanske också var viktigt för att hålla de flesta iskalla kroppar borta från det inre solsystemet."

Forskare säger att medan vatten täcker mer än två tredjedelar av jordens yta, i astronomiska termer, de inre jordiska planeterna i vårt solsystem är mycket torra – lyckligtvis, för mycket av det goda kan göra mer skada än nytta.

Alla planeter har en kärna, mantel (inre lager) och skorpa. Om vattenhalten på en stenig planet är betydligt större än på jorden, manteln är täckt av ett djup, globalt hav och ett ogenomträngligt lager av is på havsbotten. Detta förhindrar geokemiska processer, som kolets kretslopp på jorden, som stabiliserar klimatet och skapar ytförhållanden som främjar livet som vi känner det.

Forskarna utvecklade datormodeller för att simulera bildningen av planeter från deras byggstenar, de så kallade planetesimalerna — stenig-isiga kroppar av förmodligen dussintals kilometer stora. Under födelsen av ett planetsystem, planetesimalerna bildas i en skiva av damm och gas runt den unga stjärnan och växer till planetembryon.

Radioaktiv värmemotor

Eftersom dessa planetesimaler värms upp från insidan, en del av det initiala vattenisinnehållet avdunstar och flyr ut i rymden innan det kan levereras till själva planeten.

Denna inre uppvärmning kan ha skett strax efter vårt solsystems födelse för 4,6 miljarder år sedan, som urspår i meteoriter antyder, och kan fortfarande pågå på många ställen.

Precis när proto-solen bildades, en supernova inträffade i det kosmiska grannskapet. Radioaktiva ämnen, inklusive aluminium-26, smälte samman i denna döende massiva stjärna och injicerades i vårt unga solsystem, antingen från dess överdrivna stjärnvindar eller via supernova-ejecta efter explosionen.

Forskarna säger att de kvantitativa förutsägelserna från detta arbete kommer att hjälpa rymdteleskop i en nära framtid, tillägnad jakten på extrasolära planeter, att spåra potentiella spår och skillnader i planetariska sammansättningar, och förfina de förutsagda implikationerna av Al-26-dehydreringsmekanismen.

De väntar ivrigt på lanseringen av kommande rymduppdrag med vilka exoplaneter i jordstorlek utanför vårt solsystem kommer att kunna observeras. Dessa kommer att föra mänskligheten allt närmare att förstå huruvida vår hemplanet är unik, eller om det finns "en oändlighet av världar av samma slag som vår egen."

Deras studie visas i Natur astronomi . Andra forskare inkluderar de från Swiss Federal Institute of Technology, University of Bayreuth och University of Bern.