Как в ранней Солнечной системе были распределены металлы

Астрономы исследуют, на что была похожа наша Солнечная система в начале своего существования. Метеориты подсказывают, что твердые материалы в ней были распределены не так, как ученые считали ранее.

Метеориты рассказывают, как металлы были распределены в ранней Солнечной системе
Метеориты рассказывают, как металлы были распределены в ранней Солнечной системе

Метеориты рассказывают о ранней истории Солнечной системы

Четыре с половиной миллиарда лет назад наша Солнечная система была облаком газа и пыли, которое кружило вокруг звезды, пока не собралось в планеты и астероиды. Какой она была, мы сейчас можем судить только по метеоритам, упавшим на Землю. Недавно ученые провели новое их исследование и установили неожиданные факты.

В статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences, команда планетологов из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса сообщает, что тугоплавкие металлы, конденсирующиеся при высоких температурах, такие как иридий и платина, были более распространены в метеоритах, сформированных во внешнем диске, который был холодным и далеким от Солнца. Эти металлы должны были бы образоваться ближе к Солнцу, где температура была намного выше. Существовал ли способ, которым бы они могли совершить путешествие оттуда до тех мест, где мы их видим сейчас?

Большинство метеоритов образовались в течение первых нескольких миллионов лет истории Солнечной системы. Некоторые метеориты, так называемые хондриты, представляют собой нерасплавленные конгломераты зерен и пыли, оставшиеся после формирования планет. Другие метеориты испытали достаточно тепла, чтобы расплавиться во время формирования их родительских астероидов. Когда эти астероиды расплавились, силикатная и металлическая части разделились из-за разницы в плотности, подобно тому, как вода и нефть не смешиваются.

Железные метеориты происходят из металлических ядер древнейших астероидов, старше любых других пород или небесных объектов в нашей Солнечной системе. Железо содержит изотопы молибдена, которые указывают на различные места на протопланетном диске, где сформировались эти метеориты. Это позволяет ученым узнать, каким был химический состав диска в его зародышевом состоянии.

Как выглядел протопланетный диск нашей системы в самом начале?

Предыдущие исследования с использованием Большой миллиметровой / субмиллиметровой решетки Атакама в Чили обнаружили много дисков вокруг других звезд, которые напоминают концентрические кольца, подобные доске для игры в дартс. Кольца этих планетных дисков, таких как HL Тельца, разделены физическими промежутками, поэтому такой диск не мог обеспечить путь для транспортировки этих тугоплавких металлов с внутреннего диска на внешний.

В новой статье утверждается, что наш солнечный диск, вероятно, не имел кольцевой структуры в самом начале. Вместо этого наш планетарный диск был больше похож на пончик, а астероиды с металлическими зернами, богатыми иридием и платиной, мигрировали к внешнему диску, когда он быстро расширялся.

Но это поставило исследователей перед другой загадкой. После расширения диска гравитация должна была бы затянуть эти металлы обратно к Солнцу. Но этого не произошло.

«Как только Юпитер сформировался, он, скорее всего, открыл физическую щель, которая захватила металлы иридия и платины во внешнем диске и не позволила им попасть на Солнце», — сказал первый автор статьи Бидонг Чжан, планетолог из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

Эти металлы позже были включены в астероиды, которые сформировались во внешнем диске. Это объясняет, почему метеориты, сформированные во внешнем диске — углеродные хондриты и железные метеориты углеродного типа имеют гораздо более высокое содержание иридия и платины, чем их аналоги во внутренних частях системы.

По материалам phys.org