Ученые показали, что в протопланетном диске ранней Солнечной системы был разрыв, который повлиял на формирование планет. Выяснить это удалось, проанализировав древнее магнитное поле метеоритов из разных областей Солнечной системы. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
Солнечную систему можно разделить на две части. В первой находятся четыре скалистые планеты (Меркурий, Венера, Земля, Марс), а во второй — газовые и ледяные гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун). Эти две части разделены поясом астероидов, расположенным между Марсом и Юпитером.
Однако, как известно, все планеты формируются из одного протопланетного диска, вращающегося вокруг звезды. Тогда почему планеты по обе стороны астероидного пояса такие разные и между ними есть большое относительно пустое пространство без планет? Ученые из Массачусетского технологического института пришли к выводу, что к этому привел разрыв в протопланетном диске.
«За последнее десятилетие наблюдения показали, что полости, зазоры и кольца — обычное явление в дисках вокруг других молодых звезд. Это важные, но плохо изученные признаки физических процессов, которые влияют на превращение газа и пыли в молодые звезды и планеты», — рассказал Бенджамин Вайс из Департамента наук о Земле, атмосфере и планетах Массачусетского технологического института.
В большинстве метеоритов встречаются хондры — округлые образования (зерна) из древней пыли. Когда хондры только формировались, электроны внутри них выстраивались в соответствии с магнитным полем, в котором они появились. Другое важное наблюдение, которое отмечают ученые в последнее десятилетие, — у метеоритов встречается только одна из двух комбинаций изотопов, которая зависит от условий, времени и места формирования. В соответствии с комбинациями ученые делят метеориты на углеродистые и неуглеродистые. Очень редко исследователи находят сочетание двух существующих комбинаций. Эта загадка получила название «изотопная дихотомия». Существует предположение, что причиной дихотомии стал разрыв в протопланетном диске молодой Солнечной системы.
Ранее авторы этого исследования уже проанализировали древнее магнитное поле неуглеродистых метеоритов, которые сформировались во внутреннем регионе Солнечной системы. Теперь они занялись представителями углеродистой группы, изотопный состав которой говорит, что они сформировались ближе к окраинам Солнечной системы.
С помощью сверхпроводящего устройства квантовой интерференции ученые определили древнее магнитное поле хондр из двух углеродистых метеоритов, обнаруженных в Антарктиде. Каждая хондра была размером около 100 микрон.
Ученые предполагали, что сила магнитного поля должна уменьшаться при удалении от Солнца. Однако у хондр из дальних регионов магнитное поле оказалось значительно сильнее, чем из ближних, — 100 микротесл против 50. Это говорит о том, что внешняя область Солнечной системы должна была наращивать гораздо больше массы, чем внутренняя.
Исследователи провели моделирование и показали, что объяснить это явление может разрыв между внутренней и внешней областями. Из-за него во внутреннюю часть Солнечной системы попадало значительно меньше пыли и газа, чем могло бы. Существовал он, полагают ученые, примерно 4,5 млрд лет назад.
«Разрывы — обычное дело в протопланетных системах, и теперь мы показываем, что они были в нашей Солнечной системе. Это дает ответ на странную дихотомию, которую мы видим в метеоритах, и предоставляет доказательства того, что разрывы влияют на состав планет», — говорит Кауэ Борлина из Департамента наук о Земле, атмосфере и планетах Массачусетского технологического института.
Тем не менее причина появления разрыва пока остается неизвестной. Например, это могла быть гравитация Юпитера. Другой вариант — космические ветра на поверхности диска.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
