Древние астероиды показывают, что ранняя Солнечная система была более хаотичной, чем мы думали
Нет никаких сомнений в том, что в молодых солнечных системах царит хаос. Каскадные столкновения определили нашу молодую Солнечную систему, поскольку камни, валуны и планетезимали неоднократно сталкивались.
Новое исследование, основанное на обломках астероидов, врезавшихся в Землю, устанавливает временную шкалу этого хаоса.
Астрономы знают, что астероиды практически не изменились с момента их образования в ранней Солнечной системе миллиарды лет назад.
Они похожи на каменные капсулы времени, которые содержат научные подсказки из той важной эпохи, потому что дифференцированные астероиды имели мантии. которые защищали их внутренности от космического выветривания.
Но не все астероиды остались целыми.
Со временем повторяющиеся столкновения сорвали изолирующие оболочки с их железных ядер, а затем разрушили некоторые из этих ядер. на куски.
Некоторые из этих кусков упали на Землю. Камни, упавшие из космоса, представляли большой интерес для людей и в некоторых случаях были ценным ресурсом; Король Тутанхамона был похоронен с кинжалом, сделанным из железного метеорита, а инуиты в Гренландии веками делали инструменты из железного метеорита .
Ученых очень интересуют железные метеориты из-за информации, которую они содержат.
В новом исследовании, основанном на железных метеоритах, которые представляют собой фрагменты ядер более крупных астероидов, изучались изотопы палладия, серебра и платины. Измерив количество этих изотопов, авторы смогли более точно определить время некоторых событий в ранней Солнечной системе.
Статья «Рассеивание солнечной туманности, сдерживаемое столкновениями и охлаждением ядра планетезималей» был опубликован в журнале Nature Astronomy. Ведущим автором является Элисон Хант из ETH Zurich и Национального центра научных исследований (NCCR) PlanetS.
«Предыдущие научные исследования показали, что астероиды в Солнечной системе практически не изменились с момента их образования, миллиарды лет назад», — сказал Хант. «Они, следовательно, представляют собой архив, в котором сохраняются условия ранней Солнечной системы».
Древние египтяне и инуиты ничего не знали об элементах, изотопах и цепочках распада, но мы делать. Мы понимаем, как разные элементы распадаются цепочками на другие элементы, и знаем, сколько времени это занимает.
В основе этой работы лежит одна из этих цепочек распада: недолговечный 107 система распада sup>Pd–107Ag. Эта цепочка имеет период полураспада около 6,5 миллионов лет и используется для обнаружения присутствия короткоживущих нуклидов из ранней Солнечной системы.
Исследователи собрали образцы 18 различных железных метеоритов, которые когда-то были частями. железных ядер астероидов.
Затем они выделили из них палладий, серебро и платину и с помощью масс-спектрометра измерили концентрации различных изотопов трех элементов. Определенный изотоп серебра имеет решающее значение в этом исследовании.
В течение первых нескольких миллионов лет истории Солнечной системы распадающиеся радиоактивные изотопы нагревали металлические ядра астероидов. По мере их охлаждения и распада большего количества изотопов в ядрах накапливался изотоп серебра (107Ag). Исследователи измерили отношение 107Ag к другим изотопам и определили, как быстро и когда остыли ядра астероидов.
Исследователи уже не в первый раз изучают астероиды и изотопы в этом путь. Но более ранние исследования не учитывали влияние галактических космических лучей (ГКЛ) на соотношение изотопов.
ГКЛ могут нарушать процесс захвата нейтронов во время распада и уменьшать количество 107 sup>Ag и 109Ag. Эти новые результаты скорректированы на интерференцию ГКЛ путем подсчета изотопов платины.
«Наши дополнительные измерения содержания изотопов платины позволили нам скорректировать измерения изотопов серебра с учетом искажений, вызванных космическим облучением образцов в космосе. Итак, мы смогли датировать время столкновений более точно, чем когда-либо раньше», — сообщил Хант.
«И, к нашему удивлению, все ядра астероидов, которые мы исследовали, были обнаружены почти одновременно, в пределах временных рамок 7,8. до 11,7 миллионов лет после образования Солнечной системы», — сказал Хант.
Промежуток времени в 4 миллиона лет для астрономии короток. В течение этого короткого периода у всех измеренных астероидов были обнажены ядра, а это означает, что столкновения с другими объектами сорвали их мантии. Без изолирующих мантий все ядра охлаждались одновременно.
Другие исследования показали, что охлаждение было быстрым, но они не могли так четко ограничить временные рамки.
Чтобы астероиды Судя по соотношениям изотопов, найденным командой, Солнечная система должна была быть очень хаотичным местом с периодом частых столкновений, которые сдирали мантии с астероидов.
«Кажется, в то время все сталкивалось воедино «, — говорит Хант. «И мы хотели знать, почему», — добавляет она.
Почему был период таких хаотических столкновений? Согласно статье, есть несколько возможностей.
Первая возможность касается планет-гигантов Солнечной системы. Если бы они мигрировали или были каким-то образом нестабильны в то время, они могли бы реорганизовать внутреннюю часть Солнечной системы, разрушить небольшие тела, такие как астероиды, и спровоцировать период учащения столкновений. Этот сценарий называется моделью Ниццы.
Другая возможность – это газовое сопротивление в солнечной туманности.
Когда Солнце было протозвездой, оно было окружено облаком газа и пыли. называется солнечной туманностью, как и другие звезды. Диск содержал астероиды, и в конечном итоге там также образовались планеты. Но диск изменился за первые несколько миллионов лет существования Солнечной системы.
Сначала газ был плотным, что замедляло движение астероидов и планетезималей из-за газового сопротивления. Но по мере того, как Солнце разгонялось, оно производило больше солнечного ветра и излучения.
Солнечная туманность все еще была там, но солнечный ветер и излучение давили на нее, рассеивая ее. По мере того, как он рассеивался, он становился менее плотным, и объекты оказывали меньше сопротивления.
Без демпфирующего эффекта плотного газа астероиды ускорялись и сталкивались друг с другом чаще.
Согласно данным Хант и ее коллеги считают, что причиной этого является уменьшение сопротивления газа.
«Теория, которая лучше всего объясняла эту энергетическую раннюю фазу Солнечной системы, указывала, что она была вызвана прежде всего рассеянием так называемого солнечного туманность», — пояснила соавтор исследования Мария Шенбахлер.
«Эта солнечная туманность — остаток газа, оставшийся от космического облака, из которого родилось Солнце. В течение нескольких миллионов лет она все еще вращались вокруг молодого Солнца, пока его не сдуло солнечным ветром и излучением», — сказал Шенбехлер.
«Наша работа иллюстрирует, как улучшения в методах лабораторных измерений позволяют нам делать выводы о ключевых процессах, которые происходили в ранние солнечные периоды. системы – например, вероятное время, за которое исчезла солнечная туманность.Планеты, подобные Земле, все еще в процессе рождения в то время. В конечном счете, это может помочь нам лучше понять, как зародились наши собственные планеты, а также дать нам представление о других за пределами нашей Солнечной системы», — заключил Шенбахлер.
Эта статья была первоначально опубликована Universe Today. , Прочитайте исходную статью.
