Главная » Наука, технологии » Новая теория грозит перевернуть взгляды на формирование Солнечной системы

Новая теория грозит перевернуть взгляды на формирование Солнечной системы

Новая теория грозит перевернуть взгляды на формирование Солнечной системы

Мартин Шиллер (Martin Schiller) и Мартин Бизарро (Martin Bizzarro) из Копенгагенского университета, а также Вера Ассис Фернандес (Vera Assis Fernandes) из Музея естествознания в Берлине предложили новую модель возникновения Солнечной системы, объясняющую различия в изотопном составе планет. Авторы отвергают предположение, что большие и маленькие объекты росли одновременно, но с разной скоростью, и считают, что рост небольших тел закончился раньше, чем больших.

Практически все специалисты сегодня считают, что Солнце и планеты образовались из единого протопланетного облака. 99,9% массы этого диска пришлось на светило. Когда Солнце вспыхнуло, солнечный ветер вымел лёгкий водород и гелий из ближайших окрестностей звезды, поэтому газовые гиганты ныне находятся за орбитой Марса.

Под лучами молодой звезды протопланетная пыль спекалась в гранулы, которые называются хондрами. Слипаясь между собой, эти гранулы образовали небольшие камни – хондриты. К слову, именно этот "строительный мусор" составляет 90% найденных на Земле метеоритов.

Постепенно хондриты склеивались во все более крупные тела – планетезимали. Гравитация обеспечивала им приток свежего материала, и эти "зародыши" росли, пока самые большие из них не стали планетами, а остальные – астероидами. Когда запасы космической пыли в протопланетном диске истощились, рост тел Солнечной системы закончился.

Классическая теория предполагает, что все тела Солнечной системы росли одновременно, но с разной скоростью. Чем массивнее тело, тем мощнее его гравитация и тем больше окружающего вещества оно соберёт, в результате увеличив свои размеры ещё сильнее. Это принцип снежного кома, или, по-научному, положительная обратная связь. Этот закон управляет ростом городов (люди предпочитают ехать в мегаполисы, где больше денег и возможностей, отчего они разрастаются ещё сильнее), распространённостью языков (чем больше людей знает язык, тем больше стимулов его выучить) и так далее.

Не подвергая сомнению остальные пункты теории, Шиллер и его коллеги отвергают эту модель роста. По их мнению, маленькие тела не сумели вырасти, поскольку у них раньше закончилось налипание материала (как говорят специалисты, аккреция).

Как сообщает в обзоре работы журнал Nature, на эту мысль авторов навело различие в изотопном составе разных тел Солнечной системы. А именно, авторы исследовали соотношение изотопов кальция 48Ca и 44Ca на Земле, Марсе, Весте и в образцах редких типов метеоритов: урейлитов и ангритов (angrites).

Если все планеты и астероиды образовались в едином процессе из одной и той же космической пыли, почему соотношение этих изотопов отличается? Обычно это связывают с разным расстоянием до Солнца и, соответственно, разными температурами.

Однако авторы обнаружили, что соотношение изотопов кальция зависит от массы небесного тела. Массы Земли, Марса и Весты известны из астрономических наблюдений, а примерные массы объектов, осколками которых являются метеориты, учёные восстановили исходя из свойств "небесных гостей".

Новая теория грозит перевернуть взгляды на формирование Солнечной системы

Соотношение изотопов 48Ca/44Ca авторы измеряют величиной μ48Ca. Она рассчитывается так: μ48Ca = (48Ca/44Caнебесное тело — 48Ca/44CaЗемля) / (48Ca/44CaЗемля). В связи с тем, что различия в изотопном составе небольшие, μ48Ca измеряется в миллионных долях (ppm). По определению, для Земли μ48Ca = 0, а для других тел эта величина может быть как положительной, так и отрицательной.

Шиллер с коллегами предположил, что внутренняя часть протопланетного диска, расположенная внутри нынешней орбиты Юпитера, имела низкие значения μ48Ca (примерно минус 150 ppm). Этого материала планетезималям хватило, чтобы вырасти до размеров тела – родины урейлитов (200 километров в диаметре).

Затем рост некоторых из этих тел остановился. Те же, что продолжали расти, наращивали массу уже за счёт внешней части диска с μ48Ca около 200 ppm (значение, типичное для хондритов, сформировавшихся за орбитой Юпитера). Поэтому, чем дольше продолжался рост, тем больше оказалось итоговое значение μ48Ca. Веста, остановившаяся на диаметре в 530 километров, имеет минус 100 ppm, Марс – минус 20 ppm, а Земля, как уже говорилось, 0 ppm.

Однако что за сила заставила некоторые из этих тел перестать расти? Это могло быть сложное гравитационное взаимодействие между "зародышами планет", меняющее их траектории. Нынешние планеты с их почти круговыми орбитами, лежащими в плоскости протопланетного диска, бороздили самые богатые веществом области рождающейся системы и поэтому продолжали расти. Неудачники же, вытолкнутые на вытянутые, а быть может, и лежащие в другой плоскости траектории, оставались на голодном пайке.

Вывод о разном возрасте образцов подтверждает и датировка по содержанию радиоактивных изотопов.

Впрочем, нельзя сказать, что новая модель не имеет никаких проблем. Например, к ней имеются непростые вопросы в связи с образованием Луны. "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) подробно рассказывали о столкновении Земли с Тейей, породившем наш спутник. Обычно считается, что Тейя была значительно меньше Земли, но из теории авторов следует, что столкнулись два тела одной массы. Это не согласуется с некоторыми известными фактами.

Кроме того, есть исследования, показывающие, что приток вещества из внешней части протопланетного диска прекратился уже в первые миллионы лет его существования из-за образования Протоюпитера. Непросто в рамках модели авторов объяснить и состав хондритов.

Вероятно, в пазле под названием "Образование Солнечной системы" всё ещё не хватает нескольких важных кусочков, без которых модель, отвечающая на все вопросы, не может быть построена.

Напомним, что "Вести.Наука" ранее писали о возрасте Юпитера и о том, как в ядро Земли влилось вещество нерождённых планет.

Источник

Прокрутить до верха
Adblock detector