[ad_1]
Нет никаких сомнений в том, что молодые солнечные системы представляют собой хаотичное место.
Каскадные столкновения определили нашу молодую Солнечную систему, поскольку камни, валуны и планетезимали неоднократно сталкивались.
Новое исследование, основанное на обломках астероидов, врезавшихся в Землю, устанавливает временную шкалу этого хаоса.
Астрономы знают, что астероиды практически не изменились с момента их образования в ранней Солнечной системе миллиарды лет назад.
Они похожи на каменные капсулы времени, которые содержат научные подсказки из той важной эпохи, потому что дифференцированные астероиды имели мантии, которые защищали их внутренности от космического выветривания.
Но не все астероиды остались целыми.
Со временем повторяющиеся столкновения сорвали изоляционную оболочку с их железных ядер, а затем разбили некоторые из этих ядер на куски. Некоторые из этих осколков упали на Землю.
Камни, упавшие из космоса, представляли большой интерес для людей и в некоторых случаях были ценным ресурсом; Король Тут был похоронен с кинжалом, сделанным из железного метеорита, а инуиты в Гренландии веками делали инструменты из железного метеорита.
Ученые проявляют большой интерес к железным метеоритам из-за содержащейся в них информации. В новом исследовании, основанном на железных метеоритах, которые являются фрагментами ядра более крупных астероидов, изучались изотопы палладия, серебра и платины.
Измерив количество этих изотопов, авторы смогли более жестко ограничить время некоторых событий в ранней Солнечной системе.
В журнале Nature Astronomy опубликована статья «Рассеивание солнечной туманности, сдерживаемое столкновениями и охлаждением ядра у планетезималей».
Ведущим автором является Элисон Хант из ETH Zurich и Национального центра компетенций в области исследований (NCCR) PlanetS.
«Предыдущие научные исследования показали, что астероиды в Солнечной системе практически не изменились с момента их образования миллиарды лет назад», — сказал Хант. «Поэтому они представляют собой архив, в котором сохраняются условия ранней Солнечной системы».
Древние египтяне и инуиты ничего не знали об элементах, изотопах и цепочках распада, а мы знаем.
Мы понимаем, как различные элементы распадаются в цепочках на другие элементы, и знаем, сколько времени это занимает.
Одна из таких цепочек распада лежит в основе этой работы: короткоживущая система распада 107Pd–107Ag. Эта цепочка имеет период полураспада около 6,5 миллионов лет и используется для обнаружения короткоживущих нуклидов ранней Солнечной системы.
Исследователи собрали образцы 18 различных железных метеоритов, которые когда-то были частями железных ядер астероидов. Затем они выделили из них палладий, серебро и платину и с помощью масс-спектрометра измерили концентрации различных изотопов трех элементов. Определенный изотоп серебра имеет решающее значение в этом исследовании.
В течение первых нескольких миллионов лет истории Солнечной системы распадающиеся радиоактивные изотопы нагревали металлические ядра астероидов. По мере их охлаждения и распада большего количества изотопов в ядрах накапливался изотоп серебра (107 Ag). Исследователи измерили отношение 107 Ag к другим изотопам и определили, как быстро и когда остыли ядра астероидов.
Исследователи не впервые изучают астероиды и изотопы таким образом. Но более ранние исследования не учитывали влияние галактических космических лучей (ГКЛ) на соотношение изотопов. ГКЛ могут нарушать процесс захвата нейтронов при распаде и уменьшать количество 107 Ag и 109 Ag. Эти новые результаты скорректированы на интерференцию ГКЛ путем подсчета изотопов платины.
«Наши дополнительные измерения содержания изотопов платины позволили нам скорректировать измерения изотопов серебра на искажения, вызванные космическим облучением образцов в космосе. Таким образом, мы смогли определить время столкновений более точно, чем когда-либо прежде», — сообщил Хант. «И, к нашему удивлению, все ядра астероидов, которые мы исследовали, были обнаружены почти одновременно, в течение периода времени от 7,8 до 11,7 миллионов лет после образования Солнечной системы», — сказал Хант.
Промежуток времени в четыре миллиона лет для астрономии короток. В течение этого короткого периода у всех измеренных астероидов были обнажены ядра, а это означает, что столкновения с другими объектами сорвали их мантии. Без изолирующих кожухов все активные зоны охлаждались одновременно. Другие исследования показали, что охлаждение было быстрым, но они не могли так четко ограничить временные рамки.
Чтобы астероиды имели соотношение изотопов, найденное командой, Солнечная система должна была быть очень хаотичным местом с периодом частых столкновений, которые сдирали мантии с астероидов.
«Кажется, в то время все рушилось», — говорит Хант. «И мы хотели знать, почему», — добавляет она.
Почему должен быть период таких хаотических столкновений? Согласно газете, есть несколько вариантов.
Первая возможность касается планет-гигантов Солнечной системы. Если бы они мигрировали или были каким-то образом нестабильны в то время, они могли бы реорганизовать внутреннюю часть Солнечной системы, разрушить небольшие тела, такие как астероиды, и спровоцировать период учащения столкновений. Этот сценарий называется моделью Ниццы.
Другая возможность — газовое сопротивление в солнечной туманности.
Когда Солнце было протозвездой, оно было окружено облаком газа и пыли, называемым солнечной туманностью, как и другие звезды. Диск содержал астероиды, и в конечном итоге там также образовались планеты. Но диск изменился в первые несколько миллионов лет существования Солнечной системы.
Сначала газ был плотным, что замедляло движение астероидов и планетезималей из-за газового сопротивления. Но по мере того, как Солнце начинало работать, оно производило больше солнечного ветра и радиации.
Солнечная туманность все еще была там, но солнечный ветер и излучение давили на нее, рассеивая ее. По мере того, как он рассеивался, он становился менее плотным, и объекты меньше тянулись. Без демпфирующего действия плотного газа астероиды ускорялись и чаще сталкивались друг с другом.
По словам Хант и ее коллег, в этом виновато снижение сопротивления газа.
«Теория, которая лучше всего объяснила эту энергетическую раннюю фазу Солнечной системы, указывала, что она была вызвана в первую очередь рассеянием так называемой солнечной туманности», — пояснила соавтор исследования Мария Шенбахлер.
«Эта солнечная туманность — остаток газа, оставшийся от космического облака, из которого родилось Солнце. В течение нескольких миллионов лет он все еще вращался вокруг молодого Солнца, пока его не сдуло солнечным ветром и излучением», — сказал Шенбахлер.
«Наша работа показывает, как улучшения в методах лабораторных измерений позволяют нам делать выводы о ключевых процессах, которые происходили в ранней Солнечной системе — например, о вероятном времени, когда исчезла солнечная туманность.
В то время планеты, подобные Земле, все еще находились в процессе рождения. В конечном счете, это может помочь нам лучше понять, как родились наши собственные планеты, а также дать нам представление о других планетах за пределами нашей Солнечной системы», — заключил Шенбахлер.
Автор Эван Гоф.
[ad_2]
Source