Martin Schiller și Martin Bizzarro de la Universitatea din Copenhaga și Vera Assis Fernandes de la Muzeul de Istorie Naturală din Berlin, au propus un nou model pentru sistemul solar pentru a explica diferențele în compoziția izotopică a planetelor. Autorii resping presupunerea că obiectele mari și mici au crescut simultan, dar în ritmuri diferite, și consideră că creșterea corpurilor mici s-a încheiat mai devreme decât cele mari.
Aproape toți experții de astăzi cred că Soarele și planetele au fost formate dintr-un singur nor protoplanetar. 99,9% din masa acestui disc a scăzut pe lumina. Când a izbucnit soarele, vântul solar a măturat hidrogenul ușor și heliul din imediata apropiere a stelei, astfel încât giganții de gaze sunt acum dincolo de orbita Marte.
Sub razele unei stele tinere, praful protoplanetar a fost sinterizat în granule numite condole. Lipind împreună, aceste granule au format pietre mici - condriti. Apropo, aceste „deșeuri de construcții” reprezintă 90% din meteoriții găsiți pe Pământ.
Treptat, condritele s-au lipit între corpuri mai mari și mai mari - planetesimale. Gravitatea le-a oferit un flux de material proaspăt, iar acești „embrioni” au crescut până când cei mai mari dintre ei au devenit planete, iar restul - asteroizi. Când rezervele de praf cosmic din discul protoplanetar s-au epuizat, creșterea corpurilor din sistemul solar s-a încheiat.
Teoria clasică presupune că toate corpurile din sistemul solar au crescut în același timp, dar în ritmuri diferite. Cu cât corpul este mai masiv, cu atât gravitatea lui este mai puternică și materia mai înconjurătoare va colecta, ca urmare, creșterea dimensiunii sale și mai mult. Acesta este principiul bulgării de zăpadă sau, din punct de vedere științific, feedback pozitiv. Această lege reglementează creșterea orașelor (oamenii preferă să meargă la megacități, unde există mai mulți bani și oportunități, ceea ce îi face să crească și mai mult), prevalența limbilor (cu cât mai mulți oameni cunosc o limbă, cu atât mai multe stimulente să o învețe), etc.
Fără a pune sub semnul întrebării restul teoriei, Schiller și colegii săi resping acest model de creștere. În opinia lor, micile corpuri nu au reușit să crească, pentru că au terminat aderenta materialului mai devreme (după cum spun specialiștii, acreția).
Așa cum jurnalul Nature raportează într-o trecere în revistă a lucrării, autorii s-au inspirat de diferența dintre compoziția izotopică a diferitelor corpuri din sistemul solar. Anume, autorii au studiat raportul dintre izotopii de calciu 48Ca și 44Ca pe Pământ, Marte, Vesta și în probe de tipuri rare de meteoriți: ureilitele și angritele.
Dacă toate planetele și asteroizii au fost formați într-un singur proces din același praf cosmic, de ce raportul acestor izotopi este diferit? Aceasta este de obicei asociată cu distanțe diferite față de Soare și, în consecință, cu temperaturi diferite.
Video promotional:
Cu toate acestea, autorii au descoperit că raportul dintre izotopii de calciu depinde de masa corpului ceresc. Masele Pământului, Marte și Vesta sunt cunoscute din observații astronomice, iar masele aproximative ale obiectelor, ale căror fragmente sunt meteorite, au fost reconstruite de oamenii de știință pe baza proprietăților „oaspeților cerești”.
Raportul izotopilor 48 Ca / 44 Ca secundă este măsurat cu μ48Ca. Se calculează astfel: μ 48 Ca = (48 Ca / 44 Ca corp ceresc - 48 Ca / 44 Ca Pământ) / (48 Ca / 44 Ca Pământ). Datorită faptului că diferențele de compoziție izotopică sunt mici, μ 48 Ca se măsoară în părți per milion (ppm). Prin definiție, pentru Pământ μ 48 Ca = 0, iar pentru alte corpuri această valoare poate fi atât pozitivă cât și negativă.
Schiller și colegii săi au sugerat că partea interioară a discului protoplanetar, localizată în interiorul orbitei actuale a lui Jupiter, avea valori scăzute de μ 48 Ca de aproximativ minus 150 ppm). Acest material a fost suficient pentru ca planeteimalele să crească până la dimensiunea corpului - patria Ureilitelor (diametrul de 200 de kilometri).
Apoi, unele dintre aceste corpuri au încetat să crească. Cei care au continuat să crească, și-au mărit masa deja datorită părții exterioare a discului cu μ 48 Ca aproximativ 200 ppm (valoare tipică condondelor care s-au format dincolo de orbita lui Jupiter). Prin urmare, cu cât creșterea a continuat, cu atât valoarea finală a μ 48 Ca a fost mai mare. Vesta, oprit la un diametru de 530 de kilometri, are minus 100 ppm, Marte - minus 20 ppm, iar Pământul, așa cum s-a menționat deja, este 0 ppm.
Cu toate acestea, care a fost forța care a determinat ca unele dintre aceste corpuri să înceteze să crească? Aceasta ar putea fi o interacțiune gravitațională complexă între „embrionii planetelor”, schimbându-și traiectoriile. Planetele actuale, cu orbitele lor aproape circulare, situate în planul discului protoplanetar, au cutreierat cele mai bogate regiuni ale sistemului național și, prin urmare, au continuat să crească. Însă, pierderile au fost împinse spre alungire și, probabil, situate într-un plan diferit al traiectoriei, au rămas în dieta înfometării.
Concluzia despre diferitele vârste ale eșantioanelor este confirmată și prin datarea conținutului de izotopi radioactivi.
Cu toate acestea, nu se poate spune că noul model nu are probleme. De exemplu, există întrebări dificile pentru ea în legătură cu formarea lunii. „Vesti. Nauka” (nauka.vesti.ru) a povestit în detaliu despre coliziunea Pământului cu Theia, care a dat naștere satelitului nostru. De obicei se crede că Theia a fost semnificativ mai mică decât Pământul, dar din teoria autorilor rezultă că două corpuri din aceeași masă s-au ciocnit. Acest lucru nu este în concordanță cu unele fapte cunoscute.
În plus, există studii care arată că fluxul de materie din partea exterioară a discului protoplanetar s-a oprit deja în primele milioane de ani de existență din cauza formării proto-jupiterului. Nu este ușor să explicăm compoziția condrișilor în cadrul modelului autorilor.
Probabil, puzzle-ul numit „Formarea sistemului solar” lipsește în continuare câteva piese importante, fără de care nu se poate construi un model care să răspundă la toate întrebările.
Anatoly Glyantsev
