Odkąd naukowcy zaczęli przyglądać się meteorytom mikroskopami, byli zdziwieni i zafascynowani tym, co jest w środku. Większość meteorytów zbudowana jest z maleńkich szklanych paciorków, które pochodzą z najwcześniejszych dni Układu Słonecznego, jeszcze zanim powstały planety.
Naukowcy z University of Chicago opublikowali analizę pokazującą, jak powstały te koraliki, które można znaleźć w wielu meteorytach – i co mogą nam powiedzieć o tym, co wydarzyło się we wczesnym Układzie Słonecznym.
„To są wielkie pytania” – powiedziała absolwentka Uniwersytetu Chicago Nicole Xike Nie, doktorantka w Carnegie Institution for Science i pierwsza autorka badania. „Meteoryty to migawki, które mogą ujawnić warunki, jakich doświadczył ten wczesny pył – co ma wpływ na ewolucję zarówno Ziemi, jak i innych planet”.
„To pytanie sięga 50 lat wstecz”
Kulki szklane wewnątrz tych meteorytów nazywane są chondrami. Naukowcy uważają, że są to kawałki skały pozostałe po szczątkach, które unosiły się miliardy lat temu, a które ostatecznie połączyły się w planety, które teraz znamy i kochamy. Są one niezwykle przydatne dla naukowców, którzy mogą dostać w swoje ręce fragmenty oryginalnej materii, z której składał się Układ Słoneczny – zanim nieustanna masowość wulkanów i płyt tektonicznych Ziemi zmieniła wszystkie skały, jakie możemy znaleźć na samej planecie.
Nie wiadomo jednak, co dokładnie spowodowało powstanie tych chondr.
„Mamy te same teorie, które mieliśmy 50 lat temu”, powiedział współautor badania i badacz z UChicago, Timo Hopp. „Pomimo postępów w wielu innych dziedzinach, ten był uparty”.
Naukowcy mogą znaleźć wskazówki dotyczące wczesnych dni Układu Słonecznego, przyglądając się rodzajom danego pierwiastka w skale. Pierwiastki mogą występować w kilku różnych formach, zwanych izotopami, a proporcje w każdej skale różnią się w zależności od tego, co się wydarzyło, kiedy ta skała się narodziła – jak była gorąca, czy powoli stygła, czy została zamrożona błyskawicznie, jakie inne pierwiastki były w pobliżu. wchodzić z nim w interakcję. Z tego miejsca naukowcy mogą ułożyć historię prawdopodobnych wydarzeń.
Aby spróbować zrozumieć, co stało się z chondrami, Nie, Hopp i inni naukowcy z Dauphas Origins Lab w UChicago próbowali zastosować unikalny kąt do izotopów.
Najpierw Nie wykonał niezwykle rygorystyczne, precyzyjne pomiary stężeń i izotopów dwóch pierwiastków zubożonych w meteoryty, potasu i rubidu, co pomogło zawęzić możliwości tego, co mogło się wydarzyć we wczesnym Układzie Słonecznym.
Na podstawie tych informacji zespół połączył wszystko, co musiało się dziać, gdy formowały się chondrule. Elementy byłyby częścią kępy kurzu, który rozgrzał się na tyle, że stopił się, a następnie wyparował. Następnie, gdy materiał ostygł, część tej pary zrosła się z powrotem w chondrule.
„Możemy również powiedzieć, jak szybko ostygło, ponieważ było na tyle szybkie, że nie wszystko się skondensowało” – powiedział Nicolas Dauphas, profesor nauk geofizycznych na UChicago. „To musi oznaczać, że temperatura spadała w tempie około 500 stopni Celsjusza na godzinę, czyli naprawdę szybko”.
Opierając się na tych ograniczeniach, naukowcy mogą teoretyzować, jakie zdarzenie byłoby na tyle nagłe i gwałtowne, że spowodowałoby to ekstremalne ogrzewanie i ochłodzenie. Jednym ze scenariuszy, który pasuje, byłyby potężne fale uderzeniowe przechodzące przez wczesną mgławicę. „Duże ciała planetarne w pobliżu mogą powodować wstrząsy, które ogrzewałyby, a następnie ochładzały pył, gdy przechodził przez nie” – powiedział Dauphas.
W ciągu ostatniego półwiecza ludzie proponowali różne scenariusze wyjaśniające powstawanie chondruli – piorun lub zderzenia między skałami – ale ten nowy dowód przechyla równowagę w kierunku fal uderzeniowych jako wyjaśnienie.
To wyjaśnienie może być kluczem do zrozumienia uporczywego odkrycia, które nękało naukowców od dziesięcioleci, obejmującego kategorię pierwiastków, które są „umiarkowanie lotne”, w tym potas i rubid. Ziemia ma mniej tych pierwiastków, niż mogliby oczekiwać naukowcy, na podstawie ich ogólnej wiedzy na temat powstawania Układu Słonecznego. Wiedzieli, że wyjaśnienie można przypisać jakimś złożonym łańcuchom ogrzewania i chłodzenia, ale nikt nie znał dokładnej sekwencji. „To ogromne pytanie w dziedzinie kosmochemii”. powiedział Daufas.
Teraz wreszcie zespół cieszy się, że udało mu się znacząco wgłębić w tajemnicę.
„Wiemy, że zaszły inne procesy – to tylko jedna część historii – ale to naprawdę rozwiązuje jeden krok w procesie powstawania planet” – powiedział Hopp.
Nie zgodził się: „Naprawdę fajnie jest móc powiedzieć ilościowo, tak się stało”.
