Керамические вкрапления в метеоритах намекают: формирование Солнечной системы шло не так, как думают

Новый анализ керамических включений в метеоритах рассказал ученым, что формирование нашей Солнечной системы не было спокойным и упорядоченным, как полагали раньше. Открытие противоречит теории, что Солнечная система плавно остывала после того, как образовалось Солнце. Это знание позволит ученым ответить на многие вопросы, которые до сих пор остаются открытыми.

Исследование, проведенное в Чикагском университете, показывает, что ранняя Солнечная система была свидетелем резких колебаний температуры и меняющихся условий, что противоречит многолетней теории об её постепенном и неуклонном остывании после формирования Солнца.

Исследование, опубликованное в журнале Science Advances под названием «События нагрева в зарождающейся Солнечной системе, зарегистрированные с помощью изотопного фракционирования редкоземельных элементов в тугоплавких включениях», основано на изучении метеоритов. Поскольку горные породы на Земле постоянно втягиваются под тектонические плиты, плавятся и преобразовываются, то у ученых нет большого количества доказательств того, как выглядела наша Солнечная система 4,5 миллиарда лет назад. Авторы новой работы решили обратиться за ответом на этот вопрос к метеоритам.

Художественная концепция, иллюстрирующая раннюю версию нашей Солнечной системы. Изображение: ​​NASA/JPL-Caltech

По сути, метеориты представляют собой агрегацию пыли, которая находилась в Солнечной туманности при формировании планет. Грубо говоря, это «слепок» того, что в это время происходило в нашей системе. Подвид метеоритов, которые называют углеродистыми хондритами, часто изобилует включениями керамического материала. Эти элементы и являются свидетелями первых 100 тысяч лет существования нашей Солнечной системы.

На протяжении десятилетий ученые анализировали метеориты, пытаясь понять условия зарождения ранней Солнечной системы — это может дать ключ к разгадке того, как формировались планеты. Ведущей была точка зрения, согласно которой Солнце остывало мягко и плавно, а те самые керамические вкрапления образовались из солнечного газа, который в это время конденсировался.

Чтобы проанализировать состав керамических вкраплений в метеоритах с высокой точностью, авторы исследования измерили количество различных изотопов в этих элементах, так как они могут рассказать об условиях при их образовании. Используя сложное оборудование в лаборатории Dauphas Origins, включая уникальную систему очистки, исследователи измерили число изотопов восьми различных элементов внутри вкраплений.

Пример метеорита, усеянного керамическими включениями. Изображение: Чикагский университет

Результаты показали, что температуры, с которыми встречались эти керамические включения при их формировании, могли превышать 1300 °С на протяжении десятков и сотен лет. Такие экстремальные вспышки уже наблюдались вокруг молодых звезд в других системах, но ученые не были уверены, происходило ли это в нашей Солнечной системе.

Понимание этих особенностей очень важно, потому что они являются основополагающими при формировании планет и могут больше рассказать ученым о других процессах, которые происходили во время образования планет Солнечной системы. Например, можно ответить на вопрос, почему Земля и Марс имеют разный состав.