Когато прекарате достатъчно време над архивите с астрофизични данни, започвате да развивате имунитет към грандиозните хипотези. Космосът рядко се съобразява с елегантните теории, които си чертаем на сигурно в кабинетите. В случая със Слънчевата система обаче математиката и наблюденията отдавна отказват да се срещнат по средата. Стандартният модел за формиране на звезди предполага, че нашето Слънце трябва да има определен химически състав, който да отразява ранната слънчева мъглявина. Вместо това, когато сравним теоретичните изчисления с реалните данни от хелиосеизмологията — науката, която измерва звуковите вълни, преминаващи през вътрешността на звездата — се появяват пробойни в теорията.
Основният проблем не е просто в това, че ни липсва една гигантска скалиста планета. Проблемът е, че слънчевата материя съдържа абсурдно ниски количества литий спрямо метеоритите, които падат на Земята и съхраняват първичния материал отпреди 4,5 милиарда години. Това смущаващо разхождение отдавна се прехвърля от хипотеза на хипотеза без конкретно решение. Сега екип от изследователи използва софтуерния пакет с отворен код MESA (Modules for Experiments in Stellar Astrophysics), за да пресъздаде смущенията в ранната акреционна фаза на Слънцето. Тяхната работа подлага на изпитване един много простичък механичен сценарий: какво се случва, ако младият протозвезден обект физически погълне масивно тяло от вътрешната част на диска?
Физиката на един незабелязан сблъсък
Преди да се стигне до генерални изводи, трябва да се огледа ресурсното и гравитационното уравнение на ранната Слънчева система. В първите няколко десетки милиона години протопланетарният диск е бил гъста, вискозна супа от прах, газ и бързо растящи планетезимали. Обикновено динамиката на флуидите и орбиталните резонанси изласкват по-масивните обекти навън или ги заклещват в стабилни орбити. Но когато в системата има голямо количество газ, газовото съпротивление действа като спирачка. Твърде вероятно е една или повече суперземи да са загубили ъглов момент поради вискозно триене и бавно да са спиралили навътре към протозвездата.
Това не е драматичен взрив в стила на научната фантастика. Това е чиста термодинамика. Когато тяло с маса 5 до 10 пъти по-голяма от земната навлезе във външните слоеве на зараждащото се Слънце, то не се изпарява моментално на повърхността. Поради огромната си плътност и маса, тази скалиста маса пробива сравнително редките външни газови обвивки и прониква дълбоко. Термичното разпадане и гравитационното разрушаване стават факт чак в по-дълбоките региони, точно под границата на така наречената конвекционна зона — турбулентният слой, в който горещият плазмен поток се издига и пада подобно на вода в кипяща тенджера.
Изчисленията чрез MESA показват, че разтварянето на такова количество тежки елементи (желязо, силиций, магнезий и калций) на тази специфична дълбочина променя плътността и непрозрачността на плазмата. Настъпва локално преструктуриране на термичния профил на звездата. Нещо повече: това впръскване на външен материал разрушава лития по начин, който съвпада с днешните измервания. Слънчевата конвекционна зона, която днес заема около 30% от радиуса на звездата, в миналото е била много по-дълбока. Погълнатата суперземя е действала като катализатор за по-ефективно спускане на лития към по-горещите вътрешни слоеве, където той се разрушава при температури над 2,5 милиона келвина.
