Ученые считают, что этот процесс не был простым: различные регионы ранней Солнечной системы, вероятно, развивались в совершенно разных условиях, и несколько этапов формирования планет могли происходить одновременно.

Планетезималь (от англ. planet – «планета» и infinitesimal – «бесконечно малая») это небесное тело на орбите вокруг протозвезды, которое образуется по принципу «снежного кома», в результате постепенного приращения более мелких тел, состоящих из частиц пыли протопланетного диска.

Исследователи из Института Макса Планка выяснили, что кольцо сразу за орбитой Юпитера было ключевой зоной этого процесса формирования планет. Компьютерное моделирование показало, что этот регион на протяжении двух миллионов лет производил космические тела разного состава, так как условия позволяли разным типам планетезималей рождаться здесь в разное время. В период от двух до четырех миллионов лет после зарождения Солнечной системы Юпитер собрал большую часть близлежащего вещества, что привело к образованию бреши в газопылевом диске. Это сформировало кольцо повышенного газового давления – «пылевую ловушку», которая собирала пыль и мелкие сгустки.

Моделирование доказало, что такие ловушки могут долго производить разнородные тела. Полученные результаты впервые совпали с данными лабораторных исследований метеоритов, упавших на Землю.

Ученые сопоставили данные с углистыми хондритами, сформировавшимися за Юпитером в тот же период. Эти метеориты делят на шесть групп: от хрупких мелкозернистых до прочных с крупными включениями. В симуляциях им соответствовали два типа изначальной материи: хрупкое пылевое вещество и прочные, устойчивые сгустки из горячих зон диска. Модель отслеживала их взаимодействие в малых и больших масштабах. Выяснилось, что Юпитер задерживал крупные и прочные частицы эффективнее мелкой пыли, а растущие планетезимали поглощали доступный материал. Из-за этого баланс веществ за Юпитером менялся, создав несколько поколений космических тел. В первые 500 000 лет объем рыхлого материала снижался, затем рос в течение следующего миллиона лет, а позже сформировались две разные популяции объектов: с преобладанием хрупкого вещества и с доминированием стабильной материи.

В этой же ловушке на еще более ранних этапах могли зародиться и другие типы метеоритов, что подтверждает: пылевые ловушки были главными местами появления планетезималей в Солнечной системе.