Pasukite kosminį laikrodį kelis milijardus metų atgal ir mūsų Saulės sistema atrodė daug kitaip nei šiandien. Maždaug prieš 4,5 milijardo metų jauna Saulė švietė panašiai kaip dabar, nors buvo šiek tiek mažesnė. Užuot buvęs apsuptas planetų, jis buvo apsuptas besisukančio dujų ir dulkių disko. Tas diskas vadinamas protoplanetiniu disku ir čia galiausiai susiformavo planetos.
Ankstyvosios Saulės sistemos protoplanetiniame diske, tarp to, kur dabar yra Marsas ir Jupiteris, ir ten, kur yra šiuolaikinė asteroidų juosta, buvo akivaizdus atotrūkis. Kas tiksliai sukėlė atotrūkį, yra paslaptis, tačiau astronomai mano, kad tai yra planetos formavimosi procesų ženklas.
Grupė mokslininkų paskelbė dokumentą, kuriame išdėstė šios senovės spragos atradimą. Pagrindinis autorius yra Cauê Borlina, planetų mokslų daktaras. Masačusetso technologijos instituto (MIT) Žemės, atmosferos ir planetų mokslų katedros (EAPS) studentas. Straipsnio pavadinimas yra „ Paleomagnetiniai įrodymai apie disko pagrindą ankstyvojoje saulės sistemoje . Jis paskelbtas žurnale Science Advances.
Dėl tokių įrenginių kaip Atacama didelis milimetrų / submilimetrų masyvas (ALMA), astronomai vis geriau žiūri į jaunesnes saulės sistemas, kurios vis dar turi protoplanetinius diskus ir vis dar formuoja planetas. Juose dažnai yra pastebimų tarpų ir žiedų, kurie liudija apie planetų formavimąsi. Tačiau kaip tiksliai visa tai veikia, vis dar yra paslaptis.
'Per pastarąjį dešimtmetį stebėjimai parodė, kad ertmės, tarpai ir žiedai yra dažni diskuose aplink kitas jaunas žvaigždes', - sako Benjaminas Weissas, tyrimo bendraautorius ir planetos mokslų profesorius MIT Žemės, atmosferos ir planetų mokslų katedroje. EAPS). „Tai svarbūs, bet menkai suprantami fizinių procesų, kurių metu dujos ir dulkės virsta jauna saule ir planetomis, parašai.
Šis ALMA protoplanetinio disko vaizdas aplink netoliese esančią jauną žvaigždę TW Hydrae atskleidžia žiedus ir tarpus jaunuose diskuose. Autoriai: S. Andrews (Harvardo-Smithsonian CfA); B. Saxtonas (NRAO/AUI/NSF); ALMA (ESO / NAOJ / NRAO)
Įrodymai apie spragą mūsų Saulės sistemos protoplanetiniame diske prieš maždaug 4,5 milijardo metų gaunami iš meteoritų tyrimo.
Saulės sistemos magnetiniai laukai turėjo įtakos meteoritų struktūrai. Paleomagnetizmas suformavo mažas uolienas protoplanetiniame diske, vadinamas chondrulėmis. Chondruliai yra išlydytos arba iš dalies išlydytos apvalios uolienos gabalėliai, kurie susikaupė prie meteorito, vadinamo chondritais. O chondritai yra vienos iš seniausių Saulės sistemos uolienų.
Kai chondrulės atvėso, jos išlaikė magnetinių laukų įrašą tuo metu. Tie magnetiniai laukai laikui bėgant keičiasi, kai vystosi protoplanetinis diskas. Elektronų orientacija chondrulėse skiriasi priklausomai nuo tuo metu veikiančių magnetinių laukų pobūdžio. Bendrai visos tos chondrulės visuose chondrituose pasakoja istoriją.
Tai chondrito, pavadinto NWA 869 (Šiaurės vakarų Afrika 869), atvaizdas, rastas Sacharos dykumoje 2000 m. Nupjautame paviršiuje matomi metalo grūdeliai ir chondrulės. Vaizdo kreditas: H. Raab (naudotojas: Vesta) – Nuosavas darbas, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=226918
Šiame tyrime grupė išanalizavo dviejų anglies turinčių meteoritų chondrules, aptiktas Antarktidoje. Jie naudojo įrenginį, vadinamą SQUID, arba nuskaitymo superlaidų kvantinių trukdžių įrenginį. KALMARIUS yra didelio jautrumo, didelės skiriamosios gebos magnetometras, naudojamas geologiniams pavyzdžiams. Komanda naudojo SQUID, kad nustatytų senovės originalų magnetinį lauką kiekvienai meteoritų chondrulei.
Tyrimas taip pat pagrįstas reiškiniu, vadinamu izotopinė dichotomija . Į Žemę nukrito dvi atskiros meteoritų šeimos, kurių kiekviena turi skirtingą izotopinę sudėtį, ir mokslininkai padarė išvadą, kad šios dvi šeimos turėjo susiformuoti skirtingu laiku ir skirtingose ankstyvosios Saulės sistemos vietose. Šie du tipai vadinami angliniais (CC) ir nekarboniniais (NC). CC meteorituose greičiausiai yra medžiagos iš išorinės Saulės sistemos, o NC meteorituose greičiausiai yra medžiagos iš vidinės Saulės sistemos. Kai kuriuose meteorituose yra abiejų izotopinių pirštų atspaudų, tačiau tai labai retai.
Du meteoritai, kuriuos tyrinėjo komanda, yra CC tipai iš išorinės Saulės sistemos. Kai jie juos išanalizavo, jie nustatė, kad chondrulės parodė stipresnį magnetinį lauką nei NC meteoritai, kuriuos jie analizavo anksčiau.
Tai prieštarauja tam, ką astronomai mano, kad vyksta jaunoje Saulės sistemoje. Kai jauna sistema vystosi, mokslininkai tikisi, kad magnetiniai laukai nyks tolstant nuo Saulės. Magnetinį stiprumą galima išmatuoti vienetais, vadinamais mikroteslomis, o CC chondrulės parodė apie 100 mikroteslų lauką, o NC chondrulės rodo tik 50 mikroteslų stiprumą. Palyginimui, Žemės magnetinis laukas šiandien yra apie 50 mikroteslų.
Magnetinis laukas rodo, kaip saulės sistema kaupia medžiagą. Kuo galingesnis laukas, tuo daugiau medžiagos jis gali įsitraukti. Stiprūs magnetiniai laukai, matomi CC meteoritų chondrulėse, rodo, kad išorinė Saulės sistema kaupė daugiau medžiagos nei vidinė sritis, o tai matyti iš planetų dydžio. Šio straipsnio autoriai padarė išvadą, kad tai yra didelio tarpo įrodymas, kuris kažkokiu būdu neleido medžiagai tekėti į vidinę Saulės sistemą.
„Protoplanetinėse sistemose yra įprastų spragų, o dabar parodome, kad jų buvo mūsų pačių saulės sistemoje“, – sako Borlina. „Tai duoda atsakymą į šią keistą meteoritų dichotomiją ir pateikia įrodymų, kad spragos turi įtakos planetų sudėčiai.
Visa tai susijungia į tvirtus įrodymus apie didelę nepaaiškinamą atotrūkį ankstyvojoje Saulės sistemoje.
ALMA didelės raiškos netoliese esančių protoplanetinių diskų vaizdai, kurie yra Disk Substructures at High Angular Resolution Project (DSHARP) rezultatai. Kreditas: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Andrews ir kt.; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnelo
Jupiteris yra pati masyviausia planeta, todėl tai gera vieta pradėti suprasti, kaip visa tai vyko mūsų pačių Saulės sistemoje. Jupiteriui augant, jo galinga gravitacija galėjo turėti įtakos. Jis galėjo nušluoti dujas ir dulkes nuo vidinės Saulės sistemos pakraščių link, palikdamas tarpą tarp jos ir Marso besivystančiame diske.
Kitas galimas paaiškinimas kyla iš paties disko. Ankstyvuosius diskus formuoja jų pačių galingi magnetiniai laukai. Kai šie laukai sąveikauja vienas su kitu, jie gali sukelti galingus vėjus, kurie gali išstumti medžiagą ir sukurti tarpą. Jupiterio gravitacija ir magnetiniai laukai protoplanetoje galėjo susijungti ir sukurti tarpą.
Tačiau kas sukėlė atotrūkį, yra tik vienas klausimas. Kitas klausimas – kokį vaidmenį ji atliko? Kaip tai padėjo viską formuoti nuo tada, kai susikūrė daugiau nei prieš keturis milijardus metų? Remiantis straipsniu, pats tarpas galėjo veikti kaip nepravažiuojama kliūtis, neleidžianti medžiagai iš abiejų pusių sąveikauti. Tarpo viduje yra antžeminės planetos, o tarpo išorėje – dujiniai pasauliai.
„Gana sunku peržengti šią spragą, o planetai reikėtų daug išorinio sukimo momento ir impulso“, – sakė pagrindinis autorius Cauê Borlina. pranešimas spaudai . „Taigi, tai rodo, kad mūsų planetos formavosi tik tam tikruose ankstyvosios Saulės sistemos regionuose.
Daugiau:
- Pranešimas spaudai: Mokslininkai randa įrodymų, kad ankstyvoje Saulės sistemoje buvo atotrūkis tarp vidinio ir išorinio regionų
- Paskelbtas tyrimas: Paleomagnetiniai įrodymai apie disko pagrindą ankstyvojoje saulės sistemoje
- Visata šiandien: Protoplanetiniai diskai išmeta daugiau medžiagos, nei paverčiama planetomis