Martin Schiller i Martin Bizzarro z Uniwersytetu w Kopenhadze oraz Vera Assis Fernandes z Muzeum Historii Naturalnej w Berlinie zaproponowali nowy model układu słonecznego w celu wyjaśnienia różnic w składzie izotopowym planet. Autorzy odrzucają założenie, że duże i małe obiekty rosły jednocześnie, ale w różnym tempie, i uważają, że wzrost małych ciał kończył się wcześniej niż dużych.
Prawie wszyscy eksperci uważają, że Słońce i planety powstały z jednej chmury protoplanetarnej. 99,9% masy tego dysku spadło na oprawę. Kiedy wybuchło słońce, wiatr słoneczny zmiótł lekki wodór i hel z bezpośredniego sąsiedztwa gwiazdy, więc giganci gazowi są teraz poza orbitą Marsa.
Pod promieniami młodej gwiazdy pył protoplanetarny został spieczony w granulki zwane chondrami. Zlepione ze sobą granulki utworzyły małe kamienie - chondryty. Nawiasem mówiąc, to właśnie te „odpady budowlane” stanowią 90% meteorytów znalezionych na Ziemi.
Stopniowo chondryty sklejały się w coraz większe ciała - planetozymale. Grawitacja zapewniła im dopływ świeżego materiału, a te „embriony” rosły, aż największy z nich stał się planetami, a reszta - asteroidami. Kiedy wyczerpały się zapasy pyłu kosmicznego w dysku protoplanetarnym, zakończył się wzrost ciał w Układzie Słonecznym.
Klasyczna teoria zakłada, że wszystkie ciała w Układzie Słonecznym rosły w tym samym czasie, ale w różnym tempie. Im bardziej masywne ciało, tym silniejsza jest jego grawitacja i tym więcej otaczającej materii będzie zbierać, w wyniku czego jeszcze bardziej zwiększy się jego rozmiar. To jest zasada kuli śnieżnej lub, naukowo, pozytywne opinie. To prawo reguluje rozwój miast (ludzie wolą jeździć do megamiast, gdzie jest więcej pieniędzy i możliwości, co sprawia, że rosną jeszcze bardziej), rozpowszechnienie języków (im więcej ludzi zna język, tym więcej bodźców do nauki) i tak dalej.
Bez kwestionowania reszty teorii Schiller i jego współpracownicy odrzucają ten model wzrostu. Ich zdaniem drobnym ciałom nie udało się urosnąć, ponieważ wcześniej zakończyły adhezję materiału (jak mówią eksperci, akrecja).
Jak podaje czasopismo Nature w przeglądzie pracy, autorzy zainspirowali się różnicą w składzie izotopowym różnych ciał w Układzie Słonecznym. Mianowicie autorzy zbadali stosunek izotopów wapnia 48Ca i 44Ca na Ziemi, Marsie, Zachodzie oraz w próbkach rzadkich typów meteorytów: ureilitów i angritów.
Jeśli wszystkie planety i asteroidy powstały w jednym procesie z tego samego pyłu kosmicznego, dlaczego stosunek tych izotopów jest inny? Zwykle wiąże się to z różnymi odległościami do Słońca i odpowiednio różnymi temperaturami.
Film promocyjny:
Jednak autorzy stwierdzili, że stosunek izotopów wapnia zależy od masy ciała niebieskiego. Masy Ziemi, Marsa i Westy znane są z obserwacji astronomicznych, a przybliżone masy obiektów, których fragmenty są meteorytami, zostały zrekonstruowane przez naukowców na podstawie właściwości „niebiańskich gości”.
Stosunek izotopów 48 Ca / 44 Ca sekunda jest mierzony przez μ48Ca. Oblicza się go w następujący sposób: μ 48 Ca = (48 Ca / 44 Ca ciało niebieskie - 48 Ca / 44 Ca Ziemia) / (48 Ca / 44 Ca Ziemia). Ze względu na fakt, że różnice w składzie izotopowym są małe, μ 48 Ca mierzone w częściach na milion (ppm). Z definicji dla Ziemi μ 48 Ca = 0, a dla innych ciał wartość ta może być zarówno dodatnia, jak i ujemna.
Schiller i współpracownicy sugerowali, że wewnętrzna część protoplanetarnym tarczy, znajduje się wewnątrz obecnego orbity jowiszowej miał niski μ 48 Ca wartości około minus 150 ppm). Ten materiał wystarczył, aby planetozymale urosły do rozmiarów ciała - ojczyzny Ureilitów (o średnicy 200 kilometrów).
Wtedy niektóre z tych ciał przestały rosnąć. Te, które nadal rosną wzrosła już swoją masą ze względu na zewnętrzną częścią tarczy z ľ 48 Ca 200 ppm (wartości typowe dla chondrytów, które tworzą poza orbity Jupiter). W związku z tym, im dłużej wzrost dalej większa wartość końcowa ľ 48 CA w. Westa, zatrzymana na średnicy 530 kilometrów, ma minus 100 ppm, Mars - minus 20 ppm, a Ziemia, jak już wspomniano, ma 0 ppm.
Jaka jednak była siła, która spowodowała, że niektóre z tych ciał przestały rosnąć? Może to być złożone oddziaływanie grawitacyjne między „embrionami planet”, zmieniające ich trajektorie. Obecne planety, z ich prawie kołowymi orbitami leżącymi w płaszczyźnie dysku protoplanetarnego, wędrowały po najbogatszych regionach powstającego układu i dlatego nadal rosły. Przegrani jednak, zepchnięci do wydłużonych, a być może leżących w innej płaszczyźnie trajektorii, pozostawali na diecie głodowej.
Wniosek o różnym wieku próbek potwierdza również datowanie zawartości izotopów promieniotwórczych.
Nie można jednak powiedzieć, że nowy model nie ma problemów. Na przykład są dla niej trudne pytania w związku z formowaniem się księżyca. „Vesti. Nauka” (nauka.vesti.ru) opowiedziała szczegółowo o zderzeniu Ziemi z Theią, która dała początek naszemu satelicie. Zwykle uważa się, że Theia była znacznie mniejsza od Ziemi, ale z teorii autorów wynika, że zderzyły się dwa ciała o tej samej masie. Nie jest to zgodne z niektórymi znanymi faktami.
Ponadto istnieją badania pokazujące, że napływ materii z zewnętrznej części dysku protoplanetarnego ustał już w pierwszych milionach lat jego istnienia z powodu powstania Proto-Jowisza. Nie jest łatwo wyjaśnić skład chondrytów w ramach modelu autorskiego.
Prawdopodobnie w układance „Formacja Układu Słonecznego” wciąż brakuje kilku ważnych elementów, bez których nie można zbudować modelu odpowiadającego na wszystkie pytania.
Anatoly Glyantsev