infos.ro

Oamenii de știință găsesc dovezi că sistemul solar timpuriu a adăpostit un decalaj între regiunile sale interioare și exterioare | Știri MIT

Jennifer Chu | MIT News Office,news.mit.edu

În sistemul solar timpuriu, un „disc protoplanetar” de praf și gaz s-a rotit în jurul soarelui și, în cele din urmă, s-a unit în planetele pe care le cunoaștem astăzi.

O nouă analiză a meteoriților antici de către oamenii de știință de la MIT și din alte părți sugerează că un spațiu misterios a existat în acest disc cu aproximativ 4,567 miliarde de ani în urmă, aproape de locul unde se află centura de asteroizi astăzi.

Rezultatele echipei, care apar astăzi în Progresele științeifurnizați dovezi directe pentru acest decalaj.

„În ultimul deceniu, observațiile au arătat că cavitățile, golurile și inelele sunt comune pe discurile din jurul altor stele tinere”, spune Benjamin Weiss, profesor de științe planetare la Departamentul de Științe Pământului, Atmosferice și Planetare (EAPS) al MIT. „Acestea sunt semnături importante, dar puțin înțelese ale proceselor fizice prin care gazele și praful se transformă în soare și planete tineri.”

De asemenea, cauza unei astfel de decalaje în propriul nostru sistem solar rămâne un mister. O posibilitate este ca Jupiter să fi fost o influență. Pe măsură ce gigantul gazos a luat formă, imensa sa atracție gravitațională ar fi putut împinge gazul și praful spre periferie, lăsând în urmă un gol în discul în curs de dezvoltare.

O altă explicație poate avea de-a face cu vânturile care ies de pe suprafața discului. Sistemele planetare timpurii sunt guvernate de câmpuri magnetice puternice. Când aceste câmpuri interacționează cu un disc rotativ de gaz și praf, ele pot produce vânturi suficient de puternice pentru a sufla materialul afară, lăsând în urmă un gol în disc.

Indiferent de originile sale, un gol din sistemul solar timpuriu a servit probabil ca o graniță cosmică, împiedicând materialul de pe ambele părți ale acestuia să interacționeze. Această separare fizică ar fi putut modela compoziția planetelor sistemului solar. De exemplu, în partea interioară a decalajului, gazul și praful s-au unit ca planete terestre, inclusiv Pământul și Marte, în timp ce gazul și praful s-au relegat în partea mai îndepărtată a golului s-au format în regiuni mai înghețate, ca Jupiter și giganții gazoși vecini.

„Este destul de greu să treci de acest decalaj, iar o planetă ar avea nevoie de mult cuplu extern și impuls”, spune autorul principal și studentul absolvent al EAPS Cauê Borlina. „Deci, acest lucru oferă dovezi că formarea planetelor noastre a fost limitată la anumite regiuni din sistemul solar timpuriu.”

Co-autorii lui Weiss și Borlina includ Eduardo Lima, Nilanjan Chatterjee și Elias Mansbach de la MIT; James Bryson de la Universitatea Oxford; și Xue-Ning Bai de la Universitatea Tsinghua.

O scindare in spatiu

În ultimul deceniu, oamenii de știință au observat o scindare curioasă a compoziției meteoriților care și-au făcut drum pe Pământ. Aceste roci spațiale s-au format inițial în momente și locații diferite, pe măsură ce sistemul solar lua formă. Cele care au fost analizate prezintă una dintre cele două combinații de izotopi. Rareori s-a descoperit că meteoriții prezintă ambele – o enigmă cunoscută sub numele de „dihotomie izotopică”.

Oamenii de știință au propus că această dihotomie poate fi rezultatul unui decalaj în discul sistemului solar timpuriu, dar un astfel de decalaj nu a fost confirmat direct.

Grupul lui Weiss analizează meteoriții pentru semne ale câmpurilor magnetice antice. Pe măsură ce un sistem planetar tânăr prinde contur, el poartă cu el un câmp magnetic, a cărui putere și direcție se pot schimba în funcție de diferite procese din cadrul discului în evoluție. Pe măsură ce praful antic s-a adunat în boabe cunoscute sub numele de condrule, electronii din condrule s-au aliniat cu câmpul magnetic în care s-au format.

Condrulele pot fi mai mici decât diametrul unui păr uman și se găsesc astăzi în meteoriți. Grupul lui Weiss este specializat în măsurarea condrulelor pentru a identifica câmpurile magnetice antice în care s-au format inițial.

În lucrările anterioare, grupul a analizat mostre de la unul dintre cele două grupuri izotopice de meteoriți, cunoscute sub numele de meteoriți necarbonici. Se crede că aceste roci își au originea într-un „rezervor” sau o regiune a sistemului solar timpuriu, relativ aproape de soare. Grupul lui Weiss a identificat anterior câmpul magnetic antic în mostre din această regiune apropiată.

O nepotrivire a meteoritilor

În noul lor studiu, cercetătorii s-au întrebat dacă câmpul magnetic ar fi același în cel de-al doilea grup izotopic, „carbonos” de meteoriți, care, judecând după compoziția lor izotopică, se crede că își au originea mai departe în sistemul solar.

Ei au analizat condrule, fiecare măsurând aproximativ 100 de microni, de la doi meteoriți carbonați care au fost descoperiți în Antarctica. Folosind dispozitivul de interferență cuantică supraconductor, sau SQUID, un microscop de înaltă precizie din laboratorul lui Weiss, echipa a determinat câmpul magnetic antic, original al fiecărui condrul.

În mod surprinzător, ei au descoperit că puterea câmpului lor era mai puternică decât cea a meteoriților necarbonici mai apropiați pe care i-au măsurat anterior. Pe măsură ce sistemele planetare tinere prind formă, oamenii de știință se așteaptă ca puterea câmpului magnetic să se degradeze odată cu distanța de la soare.

În schimb, Borlina și colegii săi au descoperit că condrulele îndepărtate aveau un câmp magnetic mai puternic, de aproximativ 100 de microtesla, comparativ cu un câmp de 50 de microtesla în condrulele mai apropiate. Pentru referință, câmpul magnetic al Pământului este astăzi în jur de 50 de microtesla.

Câmpul magnetic al unui sistem planetar este o măsură a ratei sale de acumulare sau a cantității de gaz și praf pe care o poate atrage în centrul său în timp. Pe baza câmpului magnetic al condrulelor carbonice, regiunea exterioară a sistemului solar trebuie să fi acumulat mult mai multă masă decât regiunea interioară.

Folosind modele pentru a simula diferite scenarii, echipa a concluzionat că cea mai probabilă explicație pentru nepotrivirea ratelor de acumulare este existența unui decalaj între regiunile interioare și exterioare, care ar fi putut reduce cantitatea de gaz și praf care curge către soare dinspre soare. regiunile exterioare.

„Lacunele sunt comune în sistemele protoplanetare și acum arătăm că am avut unul în propriul nostru sistem solar”, spune Borlina. „Acest lucru oferă răspunsul la această dihotomie ciudată pe care o vedem în meteoriți și oferă dovezi că golurile afectează compoziția planetelor.”

Această cercetare a fost susținută, în parte, de NASA și de Fundația Națională pentru Știință.

Sursa articol

You might also like