Planet berbatu yang paling dekat dengan matahari terdiri dari bahan yang sangat berbeda dari raksasa gas di tata surya luar. Itu karena miliaran tahun yang lalu, tata surya bayi kita dibagi dua oleh penjaga gerbang kosmik yang mencegah bahan-bahan di daerah dalam dan luar dari pencampuran.
Ternyata penjaga gerbang adalah cincin debu dan gas, menurut sebuah studi baru. Pagar, atau "Great Divide," sebuah istilah yang diciptakan oleh para penulis, sekarang sebagian besar merupakan ruang kosong tepat di dalam orbit Jupiter.
Sekitar dua dekade lalu, para ahli kimia menyadari bahwa blok-blok pembangun planet - planetesimal seukuran asteroid atau "kerikil" yang jauh lebih kecil - memiliki komposisi yang sangat berbeda tergantung pada jarak mereka dari matahari. Kerikil yang membangun planet-planet luar, atau "jovian," mengandung konsentrasi molekul organik yang lebih tinggi seperti karbon dan volatil, atau es dan gas, daripada yang membangun planet "terestrial" yang lebih dekat dengan matahari, seperti Bumi dan Mars.
Tetapi itu membingungkan, karena teori tersebut memprediksikan bahwa kerikil dari tata surya luar seharusnya berputar ke arah tata surya bagian dalam, karena apa yang disebut "seret gas", atau tarikan gravitasi dari gas yang mengelilingi matahari muda.
Sebelum penelitian ini, para ilmuwan berpikir bahwa "dinding gravitasi yang mencegah percampuran antara cakram dalam dan luar tata surya kita yang baru terbentuk adalah Jupiter," kata penulis senior Stephen Mojzsis, seorang profesor geokimia di University of Colorado Boulder. Pemikirannya adalah bahwa Jupiter begitu besar, dan tarikan gravitasinya begitu kuat, sehingga menelan kerikil-kerikil kecil sebelum mereka dapat mencapai tata surya bagian dalam.
Untuk menguji teori ini, Mojzsis dan penulis utama Ramon Brasser, seorang peneliti di Earth-Life Science Institute di Tokyo Institute of Technology di Jepang, menciptakan simulasi komputer yang menciptakan kembali pertumbuhan tata surya awal dan planet-planet di dalamnya.
Simulasi mengungkapkan bahwa Jupiter tidak bisa tumbuh cukup cepat untuk mencegah semua kerikil kaya karbon mengalir ke tata surya bagian dalam. Faktanya, sebagian besar kerikil dari tata surya bagian luar diteruskan oleh Jupiter yang sedang tumbuh.
"Jupiter adalah penjaga gerbang yang sangat tidak efisien," kata Mojzsis kepada Live Science. "Ini seperti imigran perbatasan berpori yang akan membanjiri tata surya bagian dalam." Jupiter dengan sendirinya akan membiarkan melalui banyak kerikil, yang berarti bahwa planet-planet di tata surya luar dan dalam ternyata memiliki komposisi yang sama, tambahnya.
Alih-alih, kedua ilmuwan mengusulkan teori lain: pada awal sejarah tata surya, mungkin ada cincin, atau beberapa cincin pita bolak-balik gas dan debu bertekanan tinggi dan rendah yang mengelilingi matahari. Cincin itu akan mencegah kerikil bergerak ke dalam. Mereka mendasarkan hipotesis mereka pada pengamatan dari Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) di Chili, yang menunjukkan bahwa sekitar 2 dari 5 bintang muda memiliki cakram seperti mata lembu di sekitar mereka.
Cakram tekanan tinggi ini bisa saja menjebak debu dan menyebabkannya berkumpul dalam kelompok-kelompok yang berbeda - yang membentuk Jupiter dan Saturnus dan Bumi dan Mars yang lain, misalnya. Salah satu tenggelam ini bisa mencegah kerikil luar bergerak ke arah matahari, menciptakan Kesenjangan Besar, kata Mojzsis. Meski begitu, cincin ini tidak akan sepenuhnya disegel. Itu akan memungkinkan kerikil berkarbon untuk mengalir ke tata surya bagian dalam, menciptakan benih untuk kehidupan di Bumi, tambahnya.
Itu adalah "ide yang menarik," kata Michiel Lambrechts, seorang postdoctoral fellow di Lund Observatory di Swedia yang bukan bagian dari penelitian. "Namun, meskipun penulis menyajikan karya yang menggambarkan tantangan pemisahan reservoir solid dalam dan luar dengan Jupiter yang sedang tumbuh, mereka tidak membuat model cincin yang sama detailnya."
Model cincin ini perlu menunjukkan bagaimana kerikil terperangkap dan bagaimana planet-planet akhirnya tumbuh dalam perangkap kerikil, tambahnya. Sampai saat itu, "tetap sulit untuk sangat menyukai model cincin ini daripada penjelasan potensial lainnya."
Temuan ini dipublikasikan hari ini (13 Januari) dalam jurnal Nature Astronomy.
