До образования Земли и других планет молодое Солнце было окружено космическим газом и пылью. В течение тысячелетий из пыли образовывались фрагменты горных пород различных размеров. Многие из них стали строительными блоками для последующих планет. Другие не стали частью планеты и продолжают вращаться вокруг Солнца и сегодня, например, в виде астероидов в поясе астероидов.
Исследователи из ETH Zurich и Национального центра компетенции в области научных исследований (NCCR) PlanetS в сотрудничестве с международной командой проанализировали образцы железа из ядер таких астероидов, которые упали на Землю в виде метеоритов. Тем самым они раскрыли часть их ранней истории в период формирования планет. Их выводы были опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Свидетели ранней Солнечной системы
"Предыдущие научные исследования показали, что астероиды в Солнечной системе оставались относительно неизменными с момента их образования миллиарды лет назад", - объясняет ведущий автор исследования, научный сотрудник ETH Zurich и NCCR PlanetS Элисон Хант. "Поэтому они представляют собой архив, в котором сохранились условия ранней Солнечной системы", - говорит Хант.
Но чтобы открыть этот архив, исследователи должны были тщательно подготовить и изучить внеземной материал. Команда взяла образцы из 18 различных железных метеоритов, которые когда-то были частью металлических ядер астероидов. Для проведения анализа им пришлось растворить образцы, чтобы выделить элементы палладий, серебро и платину для их детального анализа. С помощью масс-спектрометра они измерили содержание различных изотопов этих элементов. Изотопы - это отдельные атомы данных элементов, в данном случае палладия, серебра и платины, которые имеют одинаковое количество протонов в ядре, но различаются по количеству нейтронов.
В первые несколько миллионов лет существования нашей Солнечной системы металлические ядра астероидов нагревались в результате радиоактивного распада изотопов. Когда они начали остывать, в них начал накапливаться особый изотоп серебра, образовавшийся в результате радиоактивного распада. Измерив современное соотношение изотопов серебра в железных метеоритах, исследователи смогли определить, когда и как быстро остыли ядра астероидов.
Результаты показали, что охлаждение было быстрым и, скорее всего, произошло из-за сильных столкновений с другими телами, которые разорвали изолирующую каменистую мантию астероидов и подвергли их металлические ядра воздействию космического холода. Хотя на быстрое охлаждение указывали предыдущие исследования, основанные на измерениях изотопов серебра, время оставалось неясным.
"Наши дополнительные измерения изотопного состава платины позволили нам скорректировать измерения изотопов серебра с учетом искажений, вызванных космическим облучением образцов в космосе. Таким образом, мы смогли определить время столкновений более точно, чем когда-либо прежде", - сообщает Хант. "И к нашему удивлению, все изученные нами астероидные ядра были облучены почти одновременно, в промежутке времени от 7,8 до 11,7 миллионов лет после образования Солнечной системы", - говорит исследователь.
Почти одновременные столкновения различных астероидов указали команде на то, что этот период, должно быть, был очень неспокойной фазой Солнечной системы. "Кажется, что в то время все разбивалось вместе", - говорит Хант. "И мы хотели узнать, почему", - добавляет она.
От лаборатории до солнечной туманности
Команда рассмотрела различные причины, объединив свои результаты с результатами последних, наиболее сложных компьютерных симуляций развития Солнечной системы. Вместе эти источники смогли сузить круг возможных объяснений.
"Теория, которая лучше всего объясняла эту энергичную раннюю фазу Солнечной системы, указывала на то, что она была вызвана в первую очередь рассеиванием так называемой солнечной туманности", - объясняет соавтор исследования, член NCCR PlanetS и профессор космохимии в ETH Zurich Мария Шёнбехлер. "Солнечная туманность - это остаток газа, который остался от космического облака, из которого родилось Солнце. В течение нескольких миллионов лет она вращалась вокруг молодого Солнца, пока не была сдута солнечными ветрами и радиацией", - говорит Шёнбехлер.
Пока туманность еще существовала, она замедляла движение объектов, вращающихся вокруг Солнца, подобно тому, как сопротивление воздуха замедляет движение автомобиля. После исчезновения туманности, как предполагают исследователи, отсутствие газового сопротивления позволило астероидам ускориться и столкнуться друг с другом, подобно бамперным машинам, переведенным в турборежим.
"Наша работа иллюстрирует, как усовершенствование методов лабораторных измерений позволяет нам сделать вывод о ключевых процессах, происходивших в ранней Солнечной системе, например, о вероятном времени исчезновения солнечной туманности. В то время планеты, подобные Земле, еще находились в процессе зарождения. В конечном итоге это может помочь нам лучше понять, как рождались наши собственные планеты, а также дать нам представление о других планетах за пределами нашей Солнечной системы", - заключает Шёнбехлер.
0 
