Новая теория образования первых материалов Солнечной системы

Два ранних твердых тела Солнечной системы

Новое исследование предполагает, что в одно и то же время образовались два ранних твердых тела Солнечной системы - хондры и включения, богатые кальцием и алюминием. Эта теория переписывает наши нынешние представления о раннем формировании Солнечной системы. (Изображение предоставлено NASA / JPL-Caltech / T.Pyle (SSC) / Mia Olsen)

Новый взгляд на первые дни Солнечной системы предполагает, что первые два вида твердых материалов - предшественники космических горных пород и, в конечном итоге, планеты - сформировались одновременно.



Когда Солнце родилось около 4,6 миллиарда лет назад, оно было окружено облаком газа и пыли, которое в конечном итоге превратилось в астероиды, кометы и планеты. Первым шагом в этом процессе должно было стать создание комков твердого материала.

Ранее исследователи полагали, что два известных типа ранних твердых тел образовались на расстоянии нескольких миллионов лет друг от друга. Но новая методика датирования, разработанная Джеймсом Коннелли из Копенгагенского университета и его коллегами, показывает разные результаты.

Это означает, что первые дни Солнечной системы выглядят иначе, чем считалось ранее. Коннелли и его товарищи по команде предлагают свою новую модель в статье, опубликованной 2 ноября в журнале Science.

Компрессия газа и пыли

Команда Коннелли сосредоточилась на двух типах твердых тел: включениях, богатых кальцием и алюминием (CAI), и хондрах. Оба этих твердых тела находятся в метеоритах, которые представляют собой куски космических камней, которым обычно миллиарды лет, которые попадают на Землю и часто обнаруживаются учеными и любителями.

Эти материалы «содержат записи о событиях и процессах в ранней части Солнечной системы», сказал Коннелли, особенно о времени, когда Солнце и планеты были формирование из вращающегося диска более 4,5 миллиардов лет назад. [Planetfall: Чудеса Солнечной системы (фотографии)]

CAI образуются из капель расплавленного газа при температурах выше 1880 градусов по Фаренгейту (1030 градусов по Цельсию, или 1300 градусов по Кельвину), в то время как хондры представляют собой скопления пыли, которые быстро тают и охлаждают в области более низких температур ниже 1340 градусов по Фаренгейту (727 градусов по Цельсию, или 1000 градусов Кельвина).

Согласно новой модели формирования Солнечной системы, вращающийся диск, который в конечном итоге сформировал Солнце и планеты, имел внутри большое количество энергии. Частицы сплющивались в плоскости вдоль диска. В центре Солнце образовалось, когда материал потерял импульс и начал конденсироваться.

Когда материал обрушился на протопланетный диск, образовались огромные ударные волны, которые вызвали «мгновенный» нагрев или тепло, которое началось, а затем рассеялось в течение нескольких часов. Эти всплески энергии повлияли на CAI и хондры, сказал Коннелли.

Это открытие может быть важным, потому что оно иллюстрирует общий способ, которым все протопланетные диски в известной вселенной могли образовывать твердые тела.

Другие методы датирования говорят, что энергия протопланет нашей солнечной системы, когда они кружили по своим орбитам, предсказывала, что хондры сформировались примерно через 2 миллиона лет после образования CAI. Однако это время не согласовывалось с астрономическими наблюдениями других планетных систем, которые предсказывали более короткий период формирования.

Другая модель, как сказал Коннелли, подразумевает, что «в нашей солнечной системе есть что-то уникальное, что позволяет этим включениям образовываться». Похоже, эти вещи длились слишком долго ».

Новый метод знакомств

Старый метод датирования основан на измерении количества алюминия 26, который представляет собой радиоактивную форму или изотоп алюминия, присутствующий в метеоритах для определения возраста Солнечной системы. Но у этой техники есть одна слабость, сказал Коннелли: использование этой формы алюминия предполагает, что он был равномерно распределен по всей Солнечной системе.

Если два объекта сформировались одновременно в разных местах диска, они не обязательно могут иметь одинаковое количество этого изотопа алюминия внутри них, потому что в разных местах могут быть разные пропорции алюминия. Старое предположение заключалось в том, что если пропорции алюминия были разными, то они образовались в разное время.

Чтобы придумать новую достоверную историю, Коннелли и его команда адаптировали методы, которым он научился в Королевском музее Онтарио много лет назад при датировании минералов циркона.

Исследователи разбивали образцы метеоритов, промывая и постепенно растворяя их, чтобы отделить свинец от остальной части образца, удалив загрязнители, которые могут повлиять на процесс датирования.

Команда Коннелли использовала масс-спектрометры для измерения изотопного состава свинца и урана и использовала известную скорость распада урана для определения абсолютного возраста CAI и хондр в метеоритах.

Уран и свинец обычно используются для датирования геологических событий на Земле, потому что изотопы урана имеют подходящий период полураспада (то есть время, за которое половина частиц распадается на свинец) для этой работы.

В метеоритах использовать тот же процесс сложнее, поскольку уран и свинец присутствуют в небольших количествах. Однако датирование ураном и свинцом - лучший метод узнать о ранней Солнечной системе, потому что датирование с ее помощью очень точное, сказал Коннелли. Он может различать события с интервалом менее миллиона лет.

Новая «предпочтительная оценка» группы для возраста CAI составляет 4,56730 миллиардов лет, плюс-минус 160 000 лет.

Следуйте за Элизабет Хауэлл @howellspace , или demokratija.eu @Spacedotcom . Мы также на Facebook а также Google+ .