Первые планеты Солнечной системы состояли из огня, а не изо льда

Фото из открытых источников

Ранние этапы развития Солнечной системы до сих пор окутаны тайной. От того времени сохранилось немногое, но ученые разработали множество теорий о том, что происходило тогда. Одна из этих теорий пытается ответить на простой вопрос: что предпочитала ранняя Солнечная система — «огонь» или «лед»? В новой статье, опубликованной в журнале Nature Astrophysics, ведущий автор Даманвир Гревал и его соавторы дают окончательный ответ на этот вопрос: ранняя Солнечная система предпочитала огонь.

Очевидно, что выбор между «огнем» и «льдом» — это огромное упрощение. В статье рассматривалось предпочтение того, что ученые называли «кондрулами» (которые образуются в «огне») и «матрицами» (которые образуются во «льду»).

Хондры — это кусочки твердой породы размером в миллиметр, образовавшиеся в результате воздействия на скопления пыли в вакууме космического пространства экстремальных температур, таких как мощные ударные волны от сверхновых. Затем они расплавились, превратившись в жидкие капли, и быстро остыли, образовав нечто похожее на крошечные камешки — и их очень много.

С другой стороны, матрицы почему-то не подверглись воздействию тех же ударных волн, что и их собратья — хондры. Они состоят из «пушистых» пылевых частиц, содержащих множество летучих веществ, таких как водяной лед. Почему именно они не были поражены теми же ударными волнами, которые образовали хондры, остается загадкой, но взгляните на любой метеорит из ранней Солнечной системы, и вы увидите два типа материала рядом друг с другом.

Учёные уже давно знают, что на относительно ранних этапах формирования Солнечной системы (то есть через 2–4 миллиона лет после её образования) предпочтение огня (то есть хондр) уже было заметно. Но Гревал и его команда хотели заглянуть ещё дальше в прошлое — примерно в первый миллион лет существования Солнечной системы.

К сожалению, до наших дней не сохранилось ни одного твердого тела той эпохи Солнечной системы в том же состоянии. Это произошло благодаря радиоактивному алюминию — а именно алюминию-26. Этот материал, период полураспада которого составляет всего около 705 000 лет, вероятно, был занесен в Солнечную систему близлежащей сверхновой, и когда он агрегировался в ранние планетезималы, образовавшиеся в результате радиоактивного воздействия, он буквально расплавил их изнутри, перемешав их внутреннее строение и сделав тип материала, из которого они состояли (хондрула или матрица), неотличимым друг от друга.

Поэтому Гревал и его команда обратились к другим решениям. Железные метеориты из ранней Солнечной системы, которые могли образоваться в результате мощных столкновений с ранними планетезималами, можно найти на Земле. В этих объектах есть два характерных признака, указывающих на первоначальное распределение огня и льда — содержание серы и степень окисления железа.

Измерив эти значения и используя некоторые модели, объясняющие, как именно они оказались в таком виде, исследователи обнаружили, что железные метеориты имели чрезвычайно низкий уровень матрицы — всего 8–17%. Другими словами, в них было мало льда. Оба значения указывали на одинаковое предпочтение «огню», демонстрируя, что, вероятно, даже на самых ранних этапах своего развития Солнечная система отдавала предпочтение каменным шарикам.

Это вполне логично, если учесть физику ранней Солнечной системы. Гигантский протопланетный диск, формировавшийся вокруг Солнца, действовал как огромная центрифуга. Центрифуги заставляют материалы с одинаковой плотностью слипаться, что и произошло с хондрами, позволив им накопиться в первые планетезималы. Тем временем матрицы, будучи легче и рыхлее, разлетались, в конечном итоге сливаясь в более поздние формирующиеся тела, такие как кометы.

В конечном счете, эта статья представляет собой еще один шаг вперед в нашем понимании ранней Солнечной системы и в значительной степени совпадает с предсказаниями большинства планетологов. Однако остается множество вопросов без ответа — например, откуда именно взялся AL-26, вызвавший плавление ранних планетезималов, или почему один материал мгновенно нагрелся до образования хондр, а другой — нет. Но на эти вопросы придется подождать дальнейших исследований или новых данных. Учитывая, как мало сохранилось от тех ранних этапов Солнечной системы, исследователям придется придумывать все более изобретательные идеи, чтобы попытаться ответить на них.