Die Geschichte des Sonnensystems in einer Erbse enthüllt

Bewundern Sie einige der frühesten Materialien des Sonnensystems: Der rosa Kern besteht aus Melilit, Spinell und Perowskit. Der mehrfarbige Rand enthält Hibonit, Perowskit, Spinell, Melilit / Sodalith, Pyroxen und Olivin. Diese Nahaufnahme zeigt einen Teil eines erbsengroßen Meteoritenstücks, eines Kalzium-Aluminium-reichen Einschlusses, der gebildet wurde, als die Planeten in unserem Sonnensystem noch Staubkörner waren, die um die Sonne wirbelten – und es kann einen frühen Teil der Geschichte erzählen was als nächstes geschah.

Meteoriten haben Weltraumwissenschaftler seit mehr als 100 Jahren verwirrt, weil sie Mineralien enthalten, die sich nur in kalten Umgebungen bilden können, sowie Mineralien, die durch heiße Umgebungen verändert wurden. Insbesondere kohlenstoffhaltige Chondrite enthalten millimetergroße Chondren und bis zu zentimetergroße kalziumaluminiumreiche Einschlüsse wie die oben gezeigte, die einst bis zum Schmelzpunkt erhitzt und später mit Kaltraumstaub zusammengeschweißt wurden.

"Diese primitiven Meteoriten sind wie Zeitkapseln, die die primitivsten Materialien in unserem Sonnensystem enthalten", sagte Justin Simon, ein Astromaterialforscher am Johnson Space Center der NASA in Houston, der die neue Studie leitete. „CAIs sind einige der interessantesten Meteoritenkomponenten. Sie haben die Geschichte des Sonnensystems aufgezeichnet, bevor sich einer der Planeten gebildet hat, und waren die ersten Feststoffe, die aus dem unseren Protosun umgebenden gasförmigen Nebel kondensierten. “

Für das neue Papier, das in erscheint Wissenschaft Heute führten Simon und seine Kollegen eine Mikrosondenanalyse durch, um die Variationen der Sauerstoffisotope in mikrometergroßen Schichten des Kerns und der äußeren Schichten des alten Getreides zu messen, die auf ein Alter von 4,57 Milliarden Jahren geschätzt werden.

Es wird angenommen, dass alle diese Calcium-Aluminium-reichen Einschlüsse oder CAIs in der Nähe des Protosuns entstanden sind, das das Nebelgas mit dem Isotop Sauerstoff-16 angereichert hat. In dem für die neue Studie analysierten Einschluss wurde festgestellt, dass die Häufigkeit von Sauerstoff-16 vom Zentrum des Kerns nach außen abnimmt, was darauf hindeutet, dass es sich im inneren Sonnensystem gebildet hat, wo Sauerstoff-16 häufiger vorkommt, sich aber später weiter entfernt die Sonne und verlor Sauerstoff-16 an die Umgebung 16O-armes Gas.

Simon und seine Kollegen schlagen vor, dass die anfängliche Randbildung hätte auftreten können, als Einschlüsse in die Mittelebene der Scheibe zurückfielen, was durch den gestrichelten Pfad A oben angezeigt wird. als sie innerhalb der Ebene der Scheibe nach außen wanderten, dargestellt als Pfad B; und / oder wenn sie in Wellen hoher Dichte eintraten (d. h. Stoßwellen). Stoßwellen wären eine vernünftige Quelle für die Implizierten 16O-armes Gas, erhöhte Staubmenge und thermische Erwärmung. Die erste Mineralschicht außerhalb des Kerns hatte mehr Sauerstoff-16, was bedeutet, dass das Korn anschließend in das innere Sonnensystem zurückgekehrt war. Äußere Randschichten hatten unterschiedliche Isotopenzusammensetzungen, weisen jedoch im Allgemeinen darauf hin, dass sie sich auch näher an der Sonne und / oder in Regionen bildeten, in denen sie einer geringeren Exposition gegenüber der Sonne ausgesetzt waren 16O-armes Gas, aus dem sich die Erdplaneten gebildet haben.

Die Forscher interpretieren diese Ergebnisse als Beweis dafür, dass sich Staubkörner über große Entfernungen bewegten, während sich der wirbelnde protoplanetare Nebel zu Planeten verdichtete. Das einzelne Staubkorn, das sie untersuchten, scheint sich in der heißen Umgebung der Sonne gebildet zu haben, wurde möglicherweise aus der Ebene des Sonnensystems geworfen, um in den Asteroidengürtel zurückzufallen, und schließlich zur Sonne zurückgeführt.

Diese Odyssee steht im Einklang mit einigen Theorien darüber, wie sich Staubkörner im frühen protoplanetaren Nebel oder Propylid bildeten und schließlich die Bildung von Planeten auslösten.

Die vielleicht populärste Theorie, die die Zusammensetzung von Chrondrulen und CAIs erklärt, ist die sogenannte X-Wind-Theorie, die vom ehemaligen UC Berkeley-Astronomen Frank Shu aufgestellt wurde. Shu stellte die frühe protoplanetare Scheibe als Waschmaschine dar, wobei die starken Magnetfelder der Sonne das Gas und den Staub aufwirbelten und Staubkörner, die sich in der Nähe der Sonne gebildet hatten, aus der Scheibe warfen.

Einmal von der Scheibe ausgestoßen, wurden die Körner nach außen gedrückt, um wie Regen in das äußere Sonnensystem zu fallen. Diese Körner, sowohl blitzerhitzte Chondren als auch langsam erhitzte CAIs, wurden schließlich zusammen mit nicht erhitztem Staub in Asteroiden und Planeten eingebaut.

"Es gibt Probleme mit den Details dieses Modells, aber es ist ein nützlicher Rahmen, um zu verstehen, wie Material, das ursprünglich in der Nähe der Sonne gebildet wurde, in den Asteroidengürtel gelangen kann", sagte Co-Autor Ian Hutcheon, stellvertretender Direktor des Lawrence Livermore National Laboratory Glenn T. Seaborg Institut.

In Bezug auf die heutigen Planeten bewegte sich das Korn, das sich wahrscheinlich in der Umlaufbahn des Merkur gebildet hatte, nach außen durch die Region der Planetenbildung zum Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter und wanderte dann wieder in Richtung Sonne zurück.

"Es könnte eine ähnliche Flugbahn verfolgt haben wie im X-Wind-Modell", sagte Hutcheon. "Obwohl das Staubkorn zum Asteroidengürtel oder darüber hinaus gelangt war, musste es seinen Weg zurück finden. Darüber spricht das X-Wind-Modell überhaupt nicht."

Simon plant, andere CAIs aufzubrechen und zu untersuchen, um festzustellen, ob diese bestimmte CAI (als A37 bezeichnet) einzigartig oder typisch ist.

Quelle: Wissenschaft und eine Pressemitteilung der University of California in Berkeley.

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