Kiedy słońce wzeszło daleko od mgławicy słonecznej?

Historia powstania naszego Układu Słonecznego jest dobrze znana. Wygląda to tak: Słońce zaczęło jako protogwiazda w swojej „mgławicy słonecznej” ponad 4,5 miliarda lat temu. W ciągu kilku milionów lat z tej mgławicy wyłoniły się i rozproszyły planety. Oczywiście… diabeł tkwi w szczegółach. Na przykład, ile czasu zajęło dyskowi protoplanetarnemu narodziny planet? Niedawny artykuł przesłany do Czasopismo Badań Geofizycznych Przyjrzyj się bliżej planetarnemu przedszkolu porodowemu. W szczególności pokazuje, w jaki sposób magnetyzm meteorytów pomaga opowiedzieć historię.

O tej słonecznej mgławicy

Około 5 miliardów lat temu nasze sąsiedztwo galaktyki było mgławica Wykonany z wodoru i odrobiny pyłu. To dostarczyło nasion temu, co stało się naszym układem słonecznym. W jakiś sposób część tego obłoku molekularnego zaczęła się zastygać. Być może przelatująca gwiazda wysłała fale uderzeniowe i fale przez pył i skompresowała go. A może supernowa zrobiła coś względnego. Cokolwiek się wydarzyło, rozpoczął się proces narodzin protogwiazdy, która ostatecznie stała się Słońcem.

Podczas procesu narodzin Słońce w swoim inkubatorze urodzeniowym przeszło tak zwaną fazę T Tauri. Wypuścił w kosmos upalny wiatr pełen protonów i neutralnych atomów helu. W tym samym czasie na gwiazdę wciąż spadał jakiś materiał.

Kiedy to wszystko się działo, chmura poruszała się i spłaszczała jak ciasto. Pomyśl o tym jak Dysk akumulacyjny Materiał zasilający centrum, w którym formowała się gwiazda. Był nie tylko wypełniony nasionami planetarnymi, ale także wypełniony pole magnetyczne. Ten aktywny dysk to miejsce, w którym uformowały się planety. Zaczęły się jako kępy kurzu, które sklejały się, tworząc głazy wielkości kamyków. Skały te zderzają się ze sobą, tworząc coraz większe skupiska zwane mniejszymi planetami. Te z kolei zderzają się i tworzą planety. To jest wykonawcze podsumowanie powstawania Układu Słonecznego. Ale aby uzyskać więcej szczegółów, naukowcy muszą trochę więcej zbadać.

Badanie skał z mgławicy słonecznej

Co stało się z resztą mgławicy po narodzinach planet? W 2017 roku planetolog Huapei Wang i jego współpracownicy donieśli o swoich badaniach meteorytów z tamtych czasów. Odkryli, że mgławica słoneczna zniknęła około czterech milionów lat po utworzeniu Układu Słonecznego.

Zespół naukowców kierowany przez Cauê S. Borlinę z Johns Hopkins University i MIT zastanawiał się, czy system został kiedyś wycofany. A może stało się to w dwóch odrębnych skalach czasowych? Aby odpowiedzieć na to pytanie, zespół zwrócił się do właściwości zwanej „paleomagnetyzmem mgławicy słonecznej”. To świetny sposób na stwierdzenie, że w mgławicy istnieje pole magnetyczne. W mgławicy w tym czasie powstały meteoryty (tzw chondryty węglowe) zawiera odciski palców tego pola. Borlina i zespół spekulowali, że istnieje jedna oś czasu dla wewnętrznego układu słonecznego, a druga dla regionów zewnętrznych. Ale skąd znasz tę oś czasu na pewno? Te magnetyczne odciski palców zawierają pewne wskazówki.

Skały, które uformowały się w mgławicy, powinny wykazywać sygnaturę magnetyczną, która odzwierciedla ówczesne pola magnetyczne. Te uformowane po usunięciu mgławicy nie będą wykazywać dużej (ani żadnej) sygnatury magnetycznej. W tamtym czasie i miejscu rejestrowali magnetyzm (lub jego brak).

magnetyzm w pierwotnych skałach

Zespół Borliny badał meteoryty na Antarktydzie na przełomie lat 1977/78 i 2008. Skały te są zbudowane z prymitywnego materiału zwanego „chondrytami węglowymi”, który powstał na początku historii Układu Słonecznego. Zespół skupił się na magnetytu (minerał tlenku żelaza) obecny w każdej próbce. Magnetyt „nagradza” tzw. „namagnesowanie szczątkowe” narzucone obecnością lokalnego pola. Następnie porównali z innymi badaniami starożytnego magnetyzmu niektórych skał zwanych „angrytami”, które nie były namagnesowane. Przypuszczalnie te powstały po rozproszeniu mgławicy słonecznej (i jej wewnętrznych pól magnetycznych).

Dalsza analiza dała ramy czasowe na oczyszczenie wewnętrznego i zewnętrznego układu słonecznego. W przypadku obszaru wewnętrznego (1-3 j.a., od orbity Ziemi mniej więcej do zewnętrznej granicy pasa asteroid) zespół odkrył, że rozproszenie mgławicy nastąpiło około 3,7 miliona lat po utworzeniu Układu Słonecznego. Oczyszczenie go zajęło zewnętrznemu układowi słonecznemu kolejne 1,5 miliona lat.

Te kwadraty z poprzednimi szacunkami na około 4 miliony lat dla pełnego wymiatania. Następnym krokiem byłoby ogólnie dokładniejsze określenie wieku meteorytów. Powinno to pomóc naukowcom w nałożeniu bardziej szczegółowych ograniczeń na rzeczywisty harmonogram rozpraszania. W szczególności zespół chce robić więcej prace eksperymentalne na próbkach magnetytu w różnych rodzinach tych chondrytów. Dzięki temu będą wiedzieć, kiedy dokładnie na skałach pojawiły się odciski palców pól magnetycznych.

Implikacje dla innych systemów energii słonecznej

Pomysł wykorzystania skał do „randki” mgławica słoneczna I rozproszyć efekty na dyskach protoplanetarnych wokół innych gwiazd. Sugeruje się, że większość tych dysków przechodzi ewolucję w podwójnej skali czasowej. Dodaj do tej poprzedniej pracy, która to pokazuje dyski protoplanetarne Mamy podstawowe struktury i mamy teraz większy wgląd w chaotyczne warunki krótko po narodzinach naszego Słońca i planet.