Najnowsze badania rzadko występującego typu meteorytów wskazują, że materia z rejonów bliskich Słońcu docierała w zewnętrzne rejony Układu Słonecznego nawet wtedy gdy Jowisz wyczyścił swoją orbitę tworząc lukę w dysku pyłowo-gazowym, z którego powstały planety. Wyniki opublikowane w tym tygodniu w periodyku Proceedings of the National Academy of Sciences stanowią kolejny wkład w naszą wiedzę o powstawaniu Układu Słonecznego i planet krążących wokół innych gwiazd.
Powszechnie przyjmowana teoria mówi, że planety powstają w toku akrecji w dysku pyłowo-gazowym otaczającą nowo uformowaną gwiazdę. Dowody informujące nas o składzie chemicznym tego dysku protoplanetarnego w Układzie Słonecznym skrywają się w chondrytach, typie meteorytów zbudowanych z chondruli, niewielkich cząstek, które zlepiały się ze sobą.
Jeżeli zrozumiemy transport, zrozumiemy też właściwości dysku, a tym samym będziemy w stanie stwierdzić jak powstawały planety
– mówi Qingzhu Yin,profesor planetologii na Uniwersytecie Kalifornijskim w Davies oraz współautor opracowania.
Materia w chondrytach jest ekstremalnie stara i stanowi pozostałości pyłu i odłamków z bardzo wczesnych etapów istnienia Układu Słonecznego. Innymi dowodami są skały na Ziemi i Księżycu oraz próbki pyłu kosmicznego czy materii kometarnej zebranej przez sondę Stardust i inne.
Mierząc obfitość poszczególnych izotopów pierwiastków takich jak tlen, tytan czy chrom naukowcy mogą ustalić mniej więcej w której części dysku powstały poszczególne skały.
Wcześniejsze prace przeprowadzone w laboratorium Yina wykazały, że co do zasady meteoryty pod względem składu chemicznego dzielą się na dwie szerokie kategorie. Meteoryty węglowe powstawały w zewnętrznych rejonach Układu Słonecznego, a niewęglowe bliżej Słońca.
Dlaczego się ze sobą nie mieszały, skoro wszystkie planety powstały z tego samego dysku protoplanetarnego? Jowisz powstał wcześniej i wyciął w dysku protoplanetarnym lukę, która stanowiła barierę dla pyłu. Za pomocą radioteleskopu ALMA w Chile naukowy obserwują to samo zjawisko także w innych dyskach protoplanetarnych otaczających inne gwiazdy.
A mimo to…
A mimo to, niektóre meteoryty wydają się stanowić wyjątki od tej reguły.
Yin wraz z Curtisem Williamsem, badaczem z UC Davis oraz współpracownikami przeanalizował szczegółowo izotopy z 30 meteorytów. Badacze potwierdzili, że dzielą się one na dwie wyraźne grupy: niewęglowe chondryty oraz meteoryty węglowe.
Następnie szczegółowej analizie poddano pojedyncze chondrule z dwóch chondrytów: meteorytu Allende, który spadł w Meksyku w 1969 r. oraz meteorytu Karoonda, który spadł w Australii w 1930 r.
Oba meteoryty posiadają chondrule pochodzące zarówno z wewnętrznych i zewnętrznych rejonów Układu Słonecznego. Część materii z obszarów bliższych Słońcu musiała przedostać się przez barierę wytworzoną przez Jowisza i połączyć się z chondrulami z dalszych rejonów w meteoryty, które spadły na Ziemię miliardy lat później.
Jak do tego doszło? Kilka możliwych mechanizmów
Widocznie wciąż istniał ruch wzdłuż płaszczyzny dysku, choć powinien być on zatrzymany przez Jowisza. Możliwe także, że wiatr słoneczny w wewnętrznej części układu planetarnego był w stanie wypchnąć cząstki przez lukę stworzoną przez Jowisza
– mówi Williams.
Każdy z tych mechanizmów może być odpowiedzialny za transport materii z wewnętrznej części układu.
Najnowsze badania pozwalają połączyć wysiłki kosmochemików, planetologów i astronomów, aby stworzyć pełen obraz procesu powstawania planet
– dodaje Yin.