Учёные лаборатории термодинамики и математического моделирования природных процессов Института геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) опубликовали обзорную статью по результатам работ, проводившихся в лаборатории в последние годы. Актуальным разделом работ лаборатории являются исследования по проблемам звёздно-планетной космогонии, проводившиеся руководителем отдела планетных исследований ГЕОХИ РАН акад. М. Я. Маровым, д.ф.-м.н. С. И. Ипатовым и к.т.н. А. В. Русолом. В статье приведены результаты исследований некоторых актуальных проблем планетной космогонии, основанные на расчётах методами математического моделирования. Результаты опубликованы в юбилейном сборнике Advances in Geochemistry, Analytical Chemistry, and Planetary Sciences издательства Springer Nature (Dorofeeva…Ipatov et al., 2023).

Проблема образования и эволюции первичной твёрдотельной компоненты в протопланетных газопылевых дисках, как основы образования зародышей планет, лежит в основе образования планетных систем и обсуждается в статье. Построены модели пылевых фрактальных кластеров, формирующихся в протопланетных дисках, с учётом существующих космохимических и физических ограничений. При построении моделей использован предложенный авторами эффективный метод проницаемых частиц. Изучена структура кластеров (Рис. 1) и их столкновительная эволюция. Показано, что эволюция порового пространства пыле-ледяных фрактальных кластеров увеличивает их возможности по захвату и транспортировке вещества из внешних регионов протопланетного диска во внутренние области. Также, показано, что вторичные кластеры обладают более высокой пористостью и, как следствие, с большей вероятностью объединяются в протяжённые пространственные структуры при столкновениях с внутренней стороны от линии льда. Наряду с этим, увеличивается способность вторичных кластеров к объединениям и захвату во внутреннее поровое пространство мелких частиц, образующихся в процессе фрагментации кластеров, что может привести к существенному уплотнению кластеров в процессе их эволюции.

Рассмотрены проблемы аккумуляции планет и Луны в Солнечной системе и миграция планетезималей (тел, из которых образовались планеты) в планетных системах других звёзд. Эти исследования основаны на результатах численного моделирования миграционных процессов. Показано, что внешние слои Земли и Венеры могли аккумулировать примерно одинаковый для этих планет материал из различных частей зоны питания планет земной группы. Зона внешнего астероидного пояса могла быть одним из источников поздней тяжёлой бомбардировки. Общая масса воды, доставленной на Землю из-за орбиты Юпитера, могла примерно равняться массе земных океанов. Скорости столкновений с Луной тел, пришедших из зоны Юпитера и Сатурна, в основном составляли 20–23 км/с.

В системе Проксима Центавра суммарная масса планетезималей, первоначально находившихся около орбиты внешней экзопланеты c, расположенной за линией льдов, и выброшенных на гиперболические орбиты могла превышать массу планетезималей, столкнувшихся с экзопланетами. Вероятность столкновения планетезимали из зоны питания экзопланеты с с внутренними экзопланетами b или d больше вероятности столкновения с Землёй планетезимали, мигрировавшей из зоны питания планет-гигантов Солнечной системы. На экзопланеты Проксима Центавра b и d могло быть доставлено много ледяного материала и летучих веществ.

Источник: ГЕОХИ РАН.