«Мишень» или «пончик»? Как выглядела Солнечная система в самом начале
Астрономы используют телескопы, чтобы «увидеть» протопланетные диски далеко от нас, но невозможно наблюдать, как выглядела наша Солнечная система в самом начале своего развития.
Но существуют неожиданные подсказки, которые могут нам помочь. Это — фрагменты объектов, которые сформировались в начале истории Солнечной системы и упали на Землю. Это — метеориты. Их состав может много рассказать о начале Солнечной системы.
В статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, группа планетологов из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса пришла к выводу, что тугоплавкие металлы, которые конденсируются при высоких температурах, такие как иридий и платина, чаще встречаются в метеоритах во внешнем диске, который был холодным и находился далеко от Солнца.
Но эти металлы должны были образоваться вблизи Солнца, где температура была намного выше. Как они перемещались из внутреннего диска во внешний?
Большинство метеоритов образовались в течение первых нескольких миллионов лет истории Солнечной системы. Некоторые метеориты, так называемые хондриты, представляют собой скопления каменных зерен и пыли, оставшиеся после образования планет. Другие метеориты испытали такое сильное воздействие тепла, что расплавились, пока формировались их родительские астероиды. Когда эти астероиды были в расплавленном состоянии, силикатная и металлическая части разделились из-за разницы плотности, подобно тому, как разделяются вода и масло.
Сегодня большинство астероидов расположены в широком поясе между Марсом и Юпитером. Ученые полагают, что гравитация Юпитера нарушила движение этих астероидов, в результате чего многие из них столкнулись друг с другом и распались на части. Иногда фрагменты этих астероидов падают на Землю и мы можем собрать метеориты.
Каким был протопланетный диск Солнечной системы
Железные метеориты происходят из металлических ядер самых ранних астероидов, они старше любых других камней или небесных объектов в нашей Солнечной системе. Железо содержит изотопы молибдена, которые указывают на различные места в протопланетном диске, где образовались эти метеориты. Это позволяет ученым узнать, каким был химический состав диска в зачаточном состоянии.
Исследования с использованием Большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки Атакамы в Чили обнаружили множество дисков вокруг других звезд, которые напоминают концентрические кольца, похожие на мишень для дартса. Кольца этих планетарных дисков, таких как HL Тельца, разделены физическими промежутками. Этот тип дисков не может обеспечить путь тугоплавких металлов от внутреннего диска к внешнему.
В новой статье утверждается, что наш протопланетный диск, вероятно, в самом начале не имел кольцевой структуры. Вместо этого наш он больше напоминал пончик, а астероиды с металлическими зернами, богатыми металлами иридием и платиной, мигрировали к внешнему диску по мере его быстрого расширения.
Но это поставило исследователей перед еще одной загадкой. После расширения диска гравитация должна была подтянуть металлы обратно к Солнце. Но этого не произошло.
«Как только Юпитер сформировался, он, скорее всего, открыл физический разрыв, который оставил иридий и платину во внешнем диске и не позволил им упасть на Солнце», — говорит первый автор работы планетолог Бидун Чжан.
«Эти металлы позже были включены в астероиды, которые сформировались во внешнем диске. Это объясняет, почему метеориты, образовавшиеся во внешнем диске — углеродистые хондриты и железные метеориты углеродистого типа — имеют гораздо более высокое содержание иридия и платины, чем их аналоги из внутреннего диска», — объясняет Чжан.
«Железные метеориты — это настоящие драгоценные камни. Чем больше мы узнаем о них, тем подробнее они рассказывают тайну рождения нашей Солнечной системы», — говорит Чжан.