Считается, что все планетные системы формируются из двух компонентов — хондр и кальций-алюминиевых включений (КАВ). Долгое время ученые предполагали, что оба этих компонента образовались в разное время: сначала возникли КАВ, а через несколько миллионов лет появились и хондры. Но недавние исследования показали, что скорее они родились одновременно.
В планетологии принято считать, что возникновению системы планет и спутников, а также иерархии малых тел в Солнечной системе предшествовало создание базисных первичных материалов для генерации твердых тел, за исключением планет иного типа — газовых и ледяных гигантов. В Солнечной системе выбор "стройматериалов" крайне ограничен — это всего два типа: хондры и кальций-алюминиевые включения (КАВ).
Дело в том, что только эти два компонента ответственны за "отвердевание" материи Солнечной системы. Из них, из этих "первокирпичиков" выросли и укрупнились космические каменные глыбы, которые сталкивались, образуя планетезимали — прообразы будущих планет. Глыбы же в протопланетном диске, заложив фундамент рождения планетезималей, "запрограммировали" также и все будущие протопланетные катаклизмы, сопровождавшие формирование всех крупных тел, из которых после столкновений сформировались окончательно планеты в их разнообразии. Но когда и как ложились эти два типа "первокирпичиков" в великую стройку планет Солнечной системы?
Читайте также: Планеты играли в футбол метеоритами
Новое представление о первоначальной эпохе появления твердых материалов — предшественников космических каменных глыб, из которых сформированы планеты, их спутники и множество астероидов — оказалось проще, чем представлялось ранее. Логично предположить, что поскольку компонентов два, они могли возникнуть в разное время. Такое представление было предложено ранее, но сегодня возникли весомые аргументы в пользу одновременного образования двух основных компонентов-первокирпичиков, и это радикально изменяет картину формирования тверди в Солнечной системе.
Вспомним, что наше Солнце родилось приблизительно 4,6 миллиарда лет назад, оно было окружено облаком газа и пыли. Каков же был первый твердый материал, из которого созданы самые первые глыбы? Об этом пишет Элизабет Хауэлл (Elizabeth Howell) на основании работы исследователей из Копенгагенского университета Джеймса Коннели (James Connelly) с соавторами, в которой изложена новая парадигма: оба твердые компонента возникли в одно и то же время.
Все исследователи резонно считали, что КАВ и хондры возникли миллиарды лет назад при сжатии протопланетного облака из газа и пыли. Оба типа этих твердых частиц найдены в метеоритах, которые являются частями космических каменных скал, которым, как правило, миллиарды лет. Обломки, попавшие на Землю, обнаруживают ученые и любители. Впоследствии этот космический камнепад является объектом тщательных исследований.
Ранее исследователи полагали, что зарождение двух известных типов твердых частиц разделено во времени несколькими миллионами лет. Но новая техника датирования опровергает это положение. Одновременность формирования хондр и КАВ открывает новую страницу в понимании эпохи ранней солнечной системы. Об этом сообщает группа исследователей во главе с Коннелли в работе, опубликованной во втором номере журнала Science.
Происхождение двух типов таково: КАВ формируются из отвердевающих газовых капелек конденсата при температуре выше, чем 1880 градусов по Фаренгейту (1030 градусов Цельсия, или 1300 градусов по шкале Кельвина). На них не похожи хондры — захваченные пылинки, которые быстро тают и охлаждаются, затвердевая при более низком температурном режиме — ниже 1340 градусов по Фаренгейту (727 градусов Цельсия или 1000 К).
Ранее считалось, что сначала появлялись КАВ, и лишь через несколько десятков миллионов лет, когда температура значительно понижалась — хондры. Если первые твердеют уже при температуре в 1300 К, то вторые конденсируются ниже 1000 К. Очень важно, что из одних КАВ, но без хондр, слипание частиц в глыбы невозможно! Это было основанием для выделения Солнечной системы, как особенной, из ряда иных звездных систем, где планеты формируются, согласно наблюдениям, много быстрее. Процесс образования там совершается не за десятки миллионов лет, а за несколько миллионов лет.
Авторы привносят новизну в модель формирования Солнечной системы из вращающегося диска, содержавшего огромное количество энергии в его пределах. Частицы сливались в джеты вдоль диска. В центре сформировалось Солнце, поскольку материя потеряла импульс и начала уплотняться. Поскольку материал коллапсировал к протопланетному диску, чудовищные ударные взрывные волны возникали после столкновений, производящих вспышечный выброс тепловой энергии, рассеивающийся за несколько часов. Эти скачки энергии затронули КАВ и хондры, предполагает Дж. Коннелли. Это предположение важно тем, что оно иллюстрирует способ генерации, с помощью которого во Вселенной во всех протопланетных дисках могут формироваться твердые частицы.
Согласно другим методам датирования, в которых за основу берется энергия несущихся по орбитам протопланет нашей Солнечной системы, возникло предсказание, что хондры сформировались спустя приблизительно 2 миллиона лет после образования КАВ. Однако, этот временной интервал не совпадает с астрономическими наблюдениями в других планетарных системах — там это происходит гораздо быстрее. Приходится постулировать уникальность нашей Солнечной системы, где этот процесс так затянулся.
Исследователи из Копенгагенского университета усомнились в столь позднем формировании хондров. Эта датировка основывается на единственном факте: на датировании образования хондр и КАВ по алюминию-26, радиоактивному изотопу, имеющемуся во всех метеоритах Солнечной системы. Но алюминий-26 — это продукт взрыва сверхновых, и его распределение в Солнечной системе вполне могло быть не равномерным, а увеличенным в тех областях, которые находились со стороны последнего по времени взрыва ближайшей звезды.
Читайте также: Загадочные сверхновые алхимики Вселенной
Чтобы проверить существующие датировки, они использовали альтернативный метод — исследование количества радиоактивных изотопов свинца и урана, содержащихся в метеоритах. Метеоритное вещество специально очищалось от поверхностных загрязнений. Получилось достаточно хорошее совпадение дат: КАВ появились 4 567,30 ± 0,16 миллионов лет назад, а хондры — в период между 4 567,32 ± 0,42 и 4 564,71 ± 0,30 миллионов лет. Отсюда следует, что в Солнечной системе никакой паузы между образованием КАВ и хондр не было. Вероятно, знакомые наши планеты формировались так же быстро, как это наблюдается в иных отдаленных звездных системах.