Martin Schiller och Martin Bizzarro från Köpenhamns universitet och Vera Assis Fernandes från Naturhistoriska museet i Berlin har föreslagit en ny modell för solsystemet för att förklara skillnader i planternas isotopiska sammansättning. Författarna avvisar antagandet att stora och små föremål växte samtidigt, men i olika takt, och tror att tillväxten av små kroppar slutade tidigare än stora.
Nästan alla experter idag tror att solen och planeterna bildades av ett enda protoplanetärt moln. 99,9% av massan på denna disk föll på armaturen. När solen brast ut svepte solvinden lätt väte och helium från stjärnans omedelbara närhet, så gasgiganterna ligger nu utanför Mars.
Under strålarna från en ung stjärna sintrades protoplanetärt damm till granuler som kallas kondrulor. Dessa korn bildade små stenar - kondriter, som höll sig samman. Förresten, det är detta "byggnadsavfall" som står för 90% av meteoriterna som finns på jorden.
Gradvis fastnade chondrites i större och större kroppar - planetesimaler. Tyngdekraften gav dem en tillströmning av färskt material, och dessa "embryon" växte tills den största av dem blev planeter, och resten - asteroider. När reserverna av kosmiskt damm i den protoplanetära disken tappades slutade tillväxten av kroppar i solsystemet.
Den klassiska teorin antar att alla kroppar i solsystemet växte samtidigt, men i olika takt. Ju mer massiv kroppen, desto kraftfullare är tyngdkraften och desto mer omgivande material kommer den att samla, vilket resulterar i att den ökar sin storlek ännu mer. Detta är snöbollsprincipen, eller, vetenskapligt, positiv feedback. Denna lag reglerar tillväxten av städer (människor föredrar att gå till megaciteter, där det finns mer pengar och möjligheter, vilket gör att de växer ännu mer), språkens utbredning (ju fler människor känner språket, desto fler incitament att lära sig det) och så vidare.
Utan att ifrågasätta resten av teorin avvisar Schiller och hans kollegor denna tillväxtmodell. Enligt deras åsikt lyckades de små kropparna inte växa, eftersom de hade avslutat vidhäftningen av material tidigare (som experter säger, ackretion).
Som tidskriften Nature rapporterar i en översyn av verket, inspirerades författarna av skillnaden i isotopisk sammansättning av olika kroppar i solsystemet. Författarna undersökte nämligen förhållandet mellan kalciumisotoper 48Ca och 44Ca på Jorden, Mars, Väst och i prover av sällsynta typer av meteoriter: ureiliter och angriter.
Om alla planeter och asteroider bildades i en enda process från samma kosmiska damm, varför är förhållandet mellan dessa isotoper olika? Detta är vanligtvis förknippat med olika avstånd till solen och följaktligen olika temperaturer.
Kampanjvideo:
Författarna fann dock att förhållandet mellan kalciumisotoper beror på himmelkroppens massa. Jordmassorna, Mars och Vesta är kända från astronomiska observationer, och de ungefärliga massorna av föremål, vars fragment är meteoriter, rekonstruerades av forskare baserat på egenskaperna hos de "himmelska gästerna".
Förhållandet mellan isotoper 48 Ca / 44 Ca sekund mäts med μ48Ca. Det beräknas enligt följande: μ 48 Ca = (48 Ca / 44 Ca himmelkropp - 48 Ca / 44 Ca Jorden) / (48 Ca / 44 Ca Jorden). Eftersom skillnaderna i isotopkomposition är små mäts μ 48 Ca i delar per miljon (ppm). För jordens μ 48 Ca = 0, och för andra kroppar kan detta värde vara både positivt och negativt.
Schiller och kollegor föreslog att den inre delen av den protoplanetära disken, belägen inuti Jupiters nuvarande omloppsbana, hade låga μ 48 Ca- värden på cirka minus 150 ppm). Detta material räckte för att planetesimaler skulle växa till kroppens storlek - Ureiliternas hemland (200 kilometer i diameter).
Sedan slutade några av dessa kroppar växa. De som fortsatte att växa ökade sin massa redan på grund av den yttre delen av skivan med μ 48 Ca cirka 200 ppm (ett värde som är typiskt för kondriter som bildades bortom Jupiters omloppsbana). Därför, ju längre tillväxten fortsatte, desto större var slutvärdet på μ 48 Ca. Vesta, stoppad med en diameter på 530 kilometer, har minus 100 ppm, Mars - minus 20 ppm, och jorden, som redan nämnts, är 0 ppm.
Men vad var kraften som fick några av dessa kroppar att sluta växa? Detta kan vara en komplex gravitationsinteraktion mellan "planeternas embryon" och ändra banor. De nuvarande planeterna, med sina nästan cirkulära banor som låg i planet för den protoplanetära skivan, strömmade över de rikaste regionerna i det framväxande systemet och fortsatte därför att växa. Förlorare drev emellertid ut till långsträckt, och kanske ligger i ett annat plan i banan, förblev på svältdiet.
Slutsatsen om provernas olika åldrar bekräftas också genom datering med innehållet i radioaktiva isotoper.
Det kan dock inte sägas att den nya modellen inte har några problem. Till exempel finns det svåra frågor till henne i samband med bildandet av månen. "Vesti. Nauka" (nauka.vesti.ru) berättade i detalj om jordens kollision med Theia, som gav upphov till vår satellit. Man tror vanligtvis att Theia var betydligt mindre än jorden, men från författarnas teori följer det att två kroppar av samma massa kolliderade. Detta är inte förenligt med några kända fakta.
Dessutom finns det studier som visar att tillströmningen av materia från den yttre delen av den protoplanetära disken stannade redan under de första miljoner åren av dess existens på grund av bildandet av Proto-Jupiter. Det är inte lätt att förklara sammansättningen av kondriter inom ramen för författarnas modell.
Förmodligen saknar pusslet "Formation of the Solar System" fortfarande flera viktiga delar, utan vilka en modell som svarar på alla frågor inte kan byggas.
Anatoly Glyantsev
