Космическая пыль возрастом 4,6 млрд лет раскрывает, как сформировалось Солнце

Фото из открытых источников

Новые исследования показывают, что метеоритная пыль содержит «окаменелую летопись», восходящую к моменту образования Солнца. Исследование выявляет, что магнетизм сыграл гораздо большую роль в рождении Солнечной системы, чем предполагалось ранее. Результаты исследования были опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Примерно 4,6 миллиарда лет назад Солнечная система представляла собой облако газа и пыли, известное как солнечная туманность. В течение следующих нескольких миллионов лет это облако начало сплющиваться, образуя кольцо или тор в форме пончика, в ядре которого зарождалась звезда, набирающая массу. В конечном итоге внутри этого так называемого протопланетного диска сформировались планеты.

Ученые всегда предполагали, что в эту раннюю эпоху главным творцом была гравитация. Но новое исследование предполагает, что гравитации в значительной степени помогал магнетизм. Следы этого дополнительного космического художника были обнаружены в пылинках, запечатанных в метеорите DOM 08006, найденном в Антарктиде в 2008 году.

Обнаруженные командой зерна представляют собой богатые кальцием и алюминием включения (CAI), которые, как считается, образовались в течение первых 200 000 лет существования Солнечной системы. Это потенциально делает их самыми древними образцами материала Солнечной системы из когда-либо обнаруженных.

«Мы знаем, что это самые древние объекты, которые у нас есть из ранней Солнечной системы», — заявил руководитель группы Кауэ Борлина из Университета Пердью. «Но CAI очень сложны и не все одинаковы, даже в пределах 1-миллиметрового фрагмента метеорита. Поэтому нам необходимо тщательно определить, к какому типу они относятся».

Эти CAI-сигналы указывали на наличие магнитного поля в протосолнечной системе даже во время фазы солнечной туманности. Это магнитное поле было бы сильнее, чем магнитосфера Земли, и, следовательно, повлияло бы на сплющивание солнечной туманности.

«Этот переход от сферического облака к протопланетному диску — одно из самых значительных событий за всю историю Солнечной системы», — заявил член исследовательской группы Бенджамин Вайс из Массачусетского технологического института (MIT). «Долгое время существовала теория, что это вызвано гравитацией, но наши измерения показывают, что магнетизм, вероятно, также сыграл свою роль».

В формирующейся Солнечной системе магнитное поле возникло бы, когда заряженные частицы, вращаясь, проходили бы сквозь коллапсирующее облако газа и пыли, из которого родилось Солнце. Эта плазма затем поддерживала бы это поле.

Таким образом, этот магнетизм должен был повлиять на материал солнечной туманности, из которой впоследствии образовалась Солнечная система. По этой причине команда предположила, что сила этого поля должна быть «зафиксирована» в материалах того времени в виде остаточной намагниченности. Это вещество могло попасть на Землю в метеоритах.

Фактически, те же ученые, которые проводили это исследование ранее, обнаружили свидетельства существования магнитного поля, существовавшего через 2 миллиона лет после начала формирования Солнечной системы, запеченного в метеоритах. Это впечатляющее и важное открытие, поскольку это магнитное поле способствовало бы формированию таких планет, как Земля, — но Солнце к тому моменту уже существовало. Таким образом, команда искала более раннее магнитное поле, существовавшее до нашей звезды.

«В наши дни никто не спорит о наличии магнетизма в процессе формирования планет. Но споры ведутся вокруг самых ранних этапов развития Солнечной системы, до образования планет, когда существовал лишь диск», — сказал Борлина. «Именно там до сих пор ведутся дебаты, и именно там мы сейчас работаем».

DOM 08006 — один из наиболее нетронутых или «примитивных» метеоритов из когда-либо обнаруженных, сохранивший и сохранивший материалы, включая CAI, в том виде, в каком они существовали во время формирования Солнца.

«Другие метеориты прошли через множество различных процессов за свою 4,5-миллиардную историю», — сказал Вайс. «Они образовались в солнечной туманности, затем к ним присоединились тела, содержащие воду, затем они были разрушены, переместились в пояс астероидов, а затем упали сюда. Но каким-то образом DOM претерпел меньше изменений, чем любой другой метеорит».

Если магнитное поле существовало на самой ранней стадии развития Солнечной системы, оно должно быть наблюдаемым в веществе, из которого состоит DOM 08006.

Группе удалось выделить и идентифицировать несколько образцов CAI, содержащих минералы с присущими им магнитными свойствами, такие как железо, которые они исследовали, чтобы измерить, сохранился ли у них магнетизм.

Изучая эти частицы, исследователи обнаружили свидетельства существования магнитного поля, в 12 раз более сильного, чем земное. Они считают, что это магнитное поле могло сыграть решающую роль в эволюции Солнечной системы.

«Мы считаем, что подобные магнитные поля помогали перемещать газ из протопланетного диска внутрь, к центральной звезде, Солнцу», — сказал Борлина. «Гравитация также играет свою роль. Но теперь мы показываем, что для полного понимания того, как образовались Солнце и планеты, необходимо учитывать магнитные поля как один из факторов их формирования».