Senieji asteroidai atskleidžia, kad ankstyvoji Saulės sistema buvo chaotiškesnė, nei manėme

Nėra abejonių, kad jaunos Saulės sistemos yra chaotiškos. Kaskadiniai susidūrimai apibrėžė mūsų jauną Saulės sistemą, nes uolienos, rieduliai ir planetos dalelės nuolat susidurdavo.

Naujajame tyrime, pagrįstame į Žemę atsitrenkusių asteroidų gabalėliais, pateikiamas kai kurių šio chaoso dalių laikas.

Astronomai žino, kad asteroidai iš esmės nepakito nuo jų susiformavimo ankstyvojoje Saulės sistemoje prieš milijardus metų.

Jie yra tarsi uolinės laiko kapsulės, kuriose yra mokslinių įkalčių iš tos svarbios epochos, nes diferencijuoti asteroidai turėjo apsiaustus, kurie saugojo jų vidų nuo kosmoso atmosferos poveikio.

Tačiau ne visi asteroidai išliko sveiki.

Laikui bėgant, dėl pakartotinių susidūrimų nuo geležinių branduolių buvo nuplėšti izoliaciniai apvalkalai, o kai kurie iš jų sudužo į gabalus.

Kai kurie iš jų nukrito į Žemę. Iš kosmoso nukritusios uolienos labai domino žmones ir kai kuriais atvejais buvo vertingas išteklius; karalius Tutas buvo palaidotas su dalgiu, pagamintu iš geležinio meteorito, o Grenlandijos eskimai iš geležinio meteorito šimtmečius gamino įrankius.

Mokslininkai labai domisi geležiniais meteoritais dėl juose esančios informacijos.

Naujajame tyrime, pagrįstame geležies meteoritais - didesnių asteroidų branduolio fragmentais, - nagrinėjami paladžio, sidabro ir platinos izotopai. Išmatavę šių izotopų kiekius, autoriai galėjo tiksliau nustatyti kai kurių ankstyvosios Saulės sistemos įvykių laiką.

Straipsnis "The dissipation of the solar nebula constrained by impacts and core cooling in planetesimals" ("Saulės miglos išsisklaidymas apribotas smūgiais ir planetų branduolių aušinimu") paskelbtas žurnale "Nature Astronomy". Pagrindinė autorė yra Alison Hunt iš Ciuricho ETH ir Nacionalinio mokslinių tyrimų kompetencijos centro (NCCR) PlanetS.

"Ankstesni moksliniai tyrimai rodė, kad asteroidai Saulės sistemoje išliko palyginti nepakitę nuo jų susiformavimo prieš milijardus metų, - sakė A. Hunt. "Todėl jie yra archyvas, kuriame išsaugotos ankstyvosios Saulės sistemos sąlygos".

Senovės egiptiečiai ir inuitai nieko nežinojo apie elementus, izotopus ir skilimo grandines, tačiau mes žinome. Suprantame, kaip įvairūs elementai grandinėmis skyla į kitus elementus, ir žinome, kiek laiko tai trunka.

Viena iš šių skilimo grandinių yra šio darbo esmė: trumpaamžė 107Pd-107Ag skilimo sistema. Šios grandinės pusėjimo trukmė yra apie 6,5 mln. metų ir ji naudojama trumpai gyvybingų nuklidų iš ankstyvosios Saulės sistemos aptikimui.

Tyrėjai surinko 18 skirtingų geležies meteoritų, kurie kadaise buvo asteroidų geležinių branduolių dalys, mėginius.

Tada jie išskyrė juose esantį paladį, sidabrą ir platiną ir masių spektrometru išmatavo skirtingų šių trijų elementų izotopų koncentracijas. Šiame tyrime labai svarbus yra konkretus sidabro izotopas.

Per pirmuosius kelis milijonus Saulės sistemos istorijos metų radioaktyvieji izotopai įkaitino asteroidų metalinius branduolius. Kai jie atvėso ir daugiau izotopų suiro, branduoliuose susikaupė sidabro izotopas (107Ag). Mokslininkai išmatavo 107Ag ir kitų izotopų santykį ir nustatė, kaip greitai ir kada asteroidų branduoliai atvėso.

Tai jau ne pirmas kartas, kai mokslininkai taip tiria asteroidus ir izotopus. Tačiau ankstesniuose tyrimuose nebuvo atsižvelgta į galaktinių kosminių spindulių (GCR) poveikį izotopų santykiams.

GCR gali sutrikdyti neutronų pagavimo procesą skilimo metu ir sumažinti 107Ag ir 109Ag kiekį. Šie nauji rezultatai pakoreguoti dėl GCR trukdžių taip pat skaičiuojant platinos izotopus.

"Papildomi platinos izotopų gausumo matavimai leido mums pakoreguoti sidabro izotopų matavimus dėl iškraipymų, kuriuos sukėlė kosminė mėginių apšvita kosmose. Taigi galėjome tiksliau nei bet kada anksčiau nustatyti susidūrimų laiką", - pranešė Huntas.

"Ir, mūsų nuostabai, visi mūsų tirti asteroidų branduoliai buvo paveikti beveik vienu metu, nuo 7,8 iki 11,7 mln. metų po Saulės sistemos susiformavimo", - sakė Hantas.

4 milijonų metų laikotarpis astronomijoje yra trumpas. Per šį trumpą laikotarpį visų išmatuotų asteroidų branduoliai buvo atidengti, o tai reiškia, kad susidūrimai su kitais objektais nuplėšė jų apvalkalus. Netekę izoliacinių apvalkalų, visi branduoliai atvėso vienu metu.

Kiti tyrimai parodė, kad asteroidai atvėso greitai, tačiau jie negalėjo taip aiškiai apriboti laiko tarpo. 

Kad asteroidų izotopų santykis būtų toks, kokį nustatė komanda, Saulės sistema turėjo būti labai chaotiška vieta, kurioje dažnai vyko susidūrimai, dėl kurių nuo asteroidų buvo nuplėšti apvalkalai.

"Atrodo, kad tuo metu viskas grūmėsi, - sako Huntas. "Mes norėjome sužinoti, kodėl", - priduria ji.

Kodėl turėtų būti tokių chaotiškų susidūrimų laikotarpis? Straipsnyje teigiama, kad yra kelios galimybės.

Pirmoji galimybė susijusi su Saulės sistemos planetomis milžinėmis. Jei jos tuo metu migravo arba buvo kaip nors nestabilios, jos galėjo pertvarkyti vidinę Saulės sistemos dalį, sutrikdyti mažų kūnų, pavyzdžiui, asteroidų, veiklą ir sukelti intensyvesnių susidūrimų laikotarpį. Šis scenarijus vadinamas Nicos modeliu.

Kita galimybė - dujų pasipriešinimas Saulės migla.

Kai Saulė buvo protožvaigždė, ją, kaip ir kitas žvaigždes, supo dujų ir dulkių debesis, vadinamas Saulės migla. Šiame diske buvo asteroidai, o ilgainiui jame turėjo susiformuoti ir planetos. Tačiau per pirmuosius kelis milijonus Saulės sistemos metų diskas pasikeitė.

Iš pradžių dujos buvo tankios, todėl dėl dujų pasipriešinimo sulėtėjo asteroidų ir planetų judėjimas. Tačiau Saulei įsibėgėjant, ji sukėlė daugiau Saulės vėjo ir radiacijos.

Saulės migla tebebuvo, bet Saulės vėjas ir spinduliuotė ją spaudė, išsklaidydami ją. Išsisklaidydama ji tapo ne tokia tanki, todėl objektai mažiau traukėsi.

Be slopinančio tankių dujų poveikio asteroidai greitėjo ir dažniau susidurdavo vienas su kitu.

Pasak Hunt ir jos kolegų, tai lėmė sumažėjęs dujų pasipriešinimas.

"Teorija, geriausiai paaiškinanti šią energingą ankstyvąją Saulės sistemos fazę, rodė, kad ją pirmiausia lėmė vadinamosios Saulės miglos išsisklaidymas", - aiškino tyrimo bendraautorė Maria Schönbächler.

"Ši Saulės migla - tai dujų, likusių iš kosminio debesies, iš kurio gimė Saulė, likučiai. Keletą milijonų metų jis vis dar skriejo aplink jauną Saulę, kol jį išsklaidė Saulės vėjai ir spinduliuotė", - sakė M. Schönbächler.

"Mūsų darbas parodo, kaip laboratorinių matavimų metodų tobulinimas leidžia daryti išvadas apie svarbiausius ankstyvojoje Saulės sistemoje vykusius procesus, pavyzdžiui, apie tikėtiną laiką, per kurį Saulės migla išnyko. Tokios planetos kaip Žemė tuo metu dar tik gimė. Galiausiai tai gali padėti geriau suprasti, kaip gimė mūsų pačių planetos, o taip pat suteikti žinių apie kitas, esančias už mūsų Saulės sistemos ribų", - apibendrino A. Schönbächleris.

Šį straipsnį iš pradžių paskelbė "Universe Today". Skaitykite originalų straipsnį.