Залізні метеорити розкривають форму нашої Сонячної системи

Фрагменти раннього космосу допомагають розгадати таємницю народження нашої Сонячної системи.

• Залізні метеорити — це залишки металевих ядер найдавніших астероїдів нашої Сонячної системи. Залізні метеорити містять тугоплавкі метали, такі як іридій і платина, які утворилися поблизу Сонця, але були перенесені до зовнішньої Сонячної системи.
• Нові дослідження показують, що для того, щоб це сталося, протопланетний диск нашої Сонячної системи повинен був мати форму бублика, оскільки тугоплавкі метали не могли перетнути великі проміжки в диску концентричних кілець у формі мішені.
• Стаття припускає, що тугоплавкі метали рухалися назовні, коли протопланетний диск швидко розширювався, і були захоплені у зовнішню сонячну систему Юпітером.

«Залізні метеорити — це приховані дорогоцінні камені. Чим більше ми дізнаємося про залізні метеорити, тим більше вони розгадують таємницю народження нашої Сонячної системи», — сказав планетолог Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі Бідонг Чжан. Авторство: Галерея метеоритів UCLA

Походження Сонячної системи

Чотири з половиною мільярди років тому наша Сонячна система була хмарою газу та пилу, що оберталася навколо Сонця, доки газ не почав конденсуватися та накопичуватися разом із пилом, утворюючи астероїди та планети. Як виглядав цей космічний розплідник, відомий як протопланетний диск, і як він був структурований? Астрономи можуть використовувати телескопи, щоб «бачити» протопланетні диски далеко від нашої набагато більш зрілої Сонячної системи, але неможливо спостерігати, як наша могла виглядати в зародковому стані — лише інопланетянин за мільярди світлових років від нас міг би побачити це. як це було колись.

Метеоритні ключі до сонячних початків

На щастя, космос випустив кілька підказок — фрагменти об’єктів, які утворилися на початку історії Сонячної системи та занурилися в атмосферу Землі, називаються метеоритами. Склад метеоритів розповідає історії про народження Сонячної системи, але ці історії часто викликають більше питань, ніж відповідей.

У статті, опублікованій у Proceedings of the National Academy of Sciences , група планетологів з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі та Лабораторії прикладної фізики Університету Джона Гопкінса повідомляє, що тугоплавкі метали, які конденсуються при високих температурах, такі як іридій і платина, були більш поширені в утворених метеоритах. у зовнішньому диску, який був холодним і далеко від сонця. Ці метали повинні були утворитися поблизу сонця, де температура була набагато вищою. Чи був шлях, який переміщав ці метали з внутрішнього диска на зовнішній?

Ранні метеорити та формування планет

Більшість метеоритів утворилися протягом перших кількох мільйонів років історії Сонячної системи. Деякі метеорити, звані хондритами, являють собою нерозплавлені конгломерати зерен і пилу, що залишилися від формування планети. Інші метеорити зазнали достатньо тепла, щоб розплавитися під час формування їхніх батьківських астероїдів. Коли ці астероїди розплавилися, силікатна частина та металева частина розділилися через різницю в щільності, подібно до того, як вода та нафта не змішуються.

Сьогодні більшість астероїдів розташовані в товстому поясі між Марсом і Юпітером. Вчені вважають, що гравітація Юпітера порушила курс цих астероїдів, спричинивши те, що багато з них зіткнулися один з одним і розпалися на частини. Коли шматки цих астероїдів падають на Землю і витягуються, їх називають метеоритами.

Незвичайна подорож тугоплавких металів

Залізні метеорити походять із металевих ядер найдавніших астероїдів, старших за будь-які інші камені чи небесні об’єкти в нашій Сонячній системі. Чавуни містять ізотопи молібдену, які вказують на багато різних місць на протопланетному диску, в якому утворилися ці метеорити. Це дозволяє вченим дізнатися, яким був хімічний склад диска в зародковому стані.

Попередні дослідження з використанням великого міліметрового/субміліметрового масиву Атакама в Чилі виявили багато дисків навколо інших зірок, які нагадують концентричні кільця, як дошка для дартсу. Кільця цих планетарних дисків, таких як HL Tau, розділені фізичними проміжками, тому такий диск не міг забезпечити шлях для транспортування цих тугоплавких металів із внутрішнього диска до зовнішнього.

Роль Юпітера в захопленні металів

Нова стаття стверджує, що наш сонячний диск, швидше за все, не мав кільцевої структури на самому початку. Натомість наш планетарний диск виглядав більше як пончик, а астероїди з металевими зернами, багатими на метали іридію та платини, мігрували до зовнішнього диска, коли він швидко розширювався.

Але це поставило дослідників перед іншою загадкою. Після розширення диска сила тяжіння повинна була витягнути ці метали назад на сонце. Але цього не сталося.

Дослідження залізних метеоритів

«Коли Юпітер утворився, він, швидше за все, відкрив фізичну щілину, яка захопила метали іридію та платини у зовнішньому диску та не дала їм впасти на сонце», — сказав перший автор Бідонг Чжан, планетолог Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі. «Пізніше ці метали були включені в астероїди, які утворилися на зовнішньому диску. Це пояснює, чому метеорити, утворені на зовнішньому диску – вуглецеві хондрити та залізні метеорити вуглецевого типу – мають набагато більший вміст іридію та платини, ніж їхні аналоги у внутрішньому диску».

Чжан і його колеги раніше використовували залізні метеорити, щоб реконструювати розподіл води в протопланетному диску.

«Залізні метеорити — це приховані дорогоцінні камені. Чим більше ми дізнаємося про залізні метеорити, тим більше вони розгадують таємницю народження нашої Сонячної системи», — сказав Чжан.