Kas vyko ankstyvoje Saulės sistemoje
Ankstyvojoje Saulės sistemoje tuo pat metu „kovojo“ du labai skirtingi statybiniai ingredientai: didelio karščio suformuotos uolienų granulės chondrulės ir šaltesnė, smulkiagrūdė dulkių matrica, kurioje gausu vandens ledo bei organinių molekulių. Naujame tyrime teigiama, kad pirmasis etapas aiškiai priklausė karštiems, ugnį simbolizuojantiems komponentams.
Tyrimo autoriai pateikė geocheminių įrodymų, kad per patį pirmąjį maždaug milijoną metų po Saulės sistemos formavimosi pradžios besikūrę kūnai buvo beveik be ledo. Tai reiškia, jog pirmieji planetesimaliai, iš kurių vėliau galėjo augti planetos ir palydovai, buvo surenkami iš medžiagų, kurios geriau atlaikė aukštas temperatūras.
Kaip tai nustatyta iš meteoritų
Išvados padarytos tiriant geležinius meteoritus, kurie išlaiko ankstyviausių planetesimalių cheminius pėdsakus. Kadangi jų „motininiai“ kūnai buvo visiškai išsilydę, tokie fragmentai laikomi ypač ankstyvi ir padedantys atsekti pačią Saulės sistemos pradžią.
Mokslininkai ieškojo dviejų pagrindinių rodiklių, leidžiančių atskirti chondrulių ir matricos indėlį. Buvo vertinamas sieros kiekis, kuris dažniau siejamas su matrica, ir geležies oksidacijos požymiai, atspindintys vandens ledo bei oksiduotų dulkių dalį.
Abu nepriklausomi metodai parodė tą pačią kryptį: ankstyvieji kūnai buvo netikėtai skurdūs matricos, taigi ir lakiųjų medžiagų, įskaitant ledą. Tyrėjų skaičiavimais, ankstyviausių išorinių Saulės sistemos kūnų sudėtyje chondrulės galėjo sudaryti apie 83–92 proc., o ledo turtingų dulkių buvo labai mažai.
„Šie maži uolienų rutuliukai yra pagrindiniai statybiniai blokai, iš kurių galiausiai buvo surinktos planetos“, – sakė Jeilio universiteto Žemės ir planetų mokslininkas Damanveer Grewal.
„Dabar žinome, kad jie buvo atrenkami ir įtraukiami į pirmąją kietų kūnų kartą nuo pat pradžių“, – sakė Damanveer Grewal.
Kodėl vėliau ledo tapo daugiau
Ankstesni darbai rodė, kad praėjus maždaug 2 milijonams metų nuo Saulės sistemos formavimosi pradžios chondrulių „įtaka“ mažėjo, o ledinė matrica vėlesniuose kūnuose tapo svarbesnė. Naujas tyrimas šią bendrą kryptį papildo ankstyviausio periodo detalėmis ir parodo, kad pradinis etapas buvo dar labiau „ugningas“, nei manyta.
Viena iš siūlomų priežasčių – aerodinaminis rūšiavimas protoplanetiniame diske: tankesnės, tvirtesnės ir kompaktiškesnės chondrulės galėjo lengviau kauptis į gumulus ir sudaryti didesnius kūnus. Vėliau disko sąlygos, dulkių ir dujų santykis bei judėjimo režimai galėjo pasikeisti taip, kad pradėjo dominuoti smulkesnė, lakiųjų medžiagų turtinga matrica.
Tyrėjai taip pat atkreipia dėmesį į meteorituose matomą spragą: labai anksti susiformavusių chondrulių pėdsakų išlikę mažiau, nes dalis pirmųjų kūnų dėl vidinės šilumos buvo išsilydę ir „ištrynė“ pirminę struktūrą. Dėl to geležiniai meteoritai tampa ypač vertingu langeliu į laikotarpį, kurio tiesioginių liudijimų turime nedaug.
Ką tai reiškia planetų paieškai
Šios išvados svarbios ne tik aiškinantis, kaip susiformavo Žemė ar kitos mūsų sistemos planetos. Jos rodo, kad ankstyvas planetų „surinkimas“ nebuvo atsitiktinis medžiagų mišinys, o veikiau selektyvus procesas, priklausęs nuo dalelių fizikinių savybių ir disko dinamikos.
Toks scenarijus gali padėti geriau interpretuoti ir kitų planetinių sistemų stebėjimus, kai iš protoplanetinių diskų spinduliuotės ar cheminių parašų sprendžiama, kokiomis sąlygomis galėjo gimti planetos. Kuo tiksliau suprantame, kaip anksti pasiskirstė ledas ir uolienos, tuo patikimiau galime vertinti, kur kitur galėtų susidaryti vandens turtingi pasauliai.
Tyrimas publikuotas žurnale „Nature Astronomy“.