Рождение Солнечной системы засвидетельствовано метеоритом

Образцы солнечного ветра, привезенные на Землю миссией Genesis, окончательно определили изотопы кислорода на Солнце, отличаются от тех, что обнаружены на Земле, Луне и других планетах и ​​спутниках Солнечной системы. В начале истории Солнечной системы материал, который позже объединится в планеты, был поражен изрядной дозой ультрафиолетового света, который может объяснить эту разницу.

Откуда это? Возникли две теории: либо ультрафиолетовое излучение исходит от нашего тогда еще молодого Солнца, либо он исходит от большой близлежащей звезды в звездной детской.

Теперь исследователи из лаборатории Райана Оглиора, доцента кафедры физики в области искусств и наук Вашингтонского университета в Сент-Луисе, определили, кто был ответственен за раскол. Скорее всего, это был свет давно умершей массивной звезды, который оставил это впечатление на скалистых телах Солнечной системы. Исследованием руководил Лайонел Вашер, научный сотрудник лаборатории космических наук физического факультета.

«Мы знали, что рождены из звездной пыли: то есть пыль, созданная другими звездами в нашем галактическом районе, была частью строительных блоков Солнечной системы», — сказал Оглиоре.

«Но это исследование показало, что звездный свет также оказал сильное влияние на наше происхождение».

Вся эта глубина была упакована всего в 85 граммов камня, в кусок астероида, найденного в виде метеорита в Алжире в 1990 году, под названием Acfer 094. Астероиды и планеты сформировались из одного и того же предсолнечного материала, но на них повлияли разные естественные процессы. Каменные строительные блоки, которые объединились в астероиды и планеты, были разбиты и разбиты; испаренный и рекомбинированный; и сжатый и нагретый. Но астероид, с которого произошел Acfer 094, сумел просуществовать 4,6 миллиарда лет, в основном невредимым.

«Это один из самых примитивных метеоритов в нашей коллекции», — сказал Вашер. «Он не сильно отапливался. Он содержит пористые области и крошечные зерна, которые образовались вокруг других звезд. Это надежный свидетель образования Солнечной системы ».

Acfer 094 — также единственный метеорит, который содержит космический симплектит, смесь оксида железа и сульфида железа с чрезвычайно тяжелыми изотопами кислорода.важный вывод.

Солнце содержит примерно на 6% больше легчайшего изотопа кислорода по сравнению с остальной частью Солнечной системы. Это можно объяснить тем, что ультрафиолетовый свет освещает строительные блоки солнечной системы, выборочно разделяя газообразный оксид углерода на составляющие его атомы. Этот процесс также создает резервуар гораздо более тяжелых изотопов кислорода. Однако до появления космического симплектита никто не обнаружил эту сигнатуру тяжелого изотопа в образцах материалов Солнечной системы.

Однако с тремя изотопами простого нахождения тяжелых изотопов кислорода было недостаточно, чтобы ответить на вопрос о происхождении света. Различные ультрафиолетовые спектры могли дать один и тот же результат ». Именно тогда Райан придумал идею изотопов серы, — сказал Вашер.

Космический симплектит в метеорите Acfer 094. Фото: Райан Оглиоре, Лаборатория космических наук.

Четыре изотопа серы оставят свои следы в разных соотношениях в зависимости от спектра ультрафиолетового света, излучающего сероводород в протосолнечной системе. Массивная звезда и молодая солнечноподобная звезда имеют разные ультрафиолетовые спектры.

Космический симплектит образовался, когда лед на астероиде плавился и вступал в реакцию с небольшими кусочками железо-никелевого металла. Космический симплектит помимо кислорода содержит серу в сульфиде железа. Если его кислород был свидетелем этого древнего астрофизического процесса, который привел к образованию тяжелых изотопов кислорода, возможно, его сера тоже.

«Мы разработали модель, — сказал Оглиоре. «Если бы у меня была массивная звезда, какие изотопные аномалии были бы созданы? А что насчет молодой, похожей на солнце звезды? Точность модели зависит от экспериментальных данных. К счастью, другие ученые провели отличные эксперименты по выяснению того, что происходит с соотношением изотопов, когда сероводород облучается ультрафиолетовым светом ».

Измерения изотопов серы и кислорода космического симплектита в Acfer 094 оказались еще одной проблемой. Зерна размером в десятки микрометров и смесь минералов потребовали новых методов на двух различных in-situ масс-спектрометрах вторичных ионов: NanoSIMS на физическом факультете (при содействии Нань Лю, доцента-исследователя физики) и 7f-GEO в Департаменте наук о Земле и планетах, а также в области искусств и наук.

Это помогло обзавестись друзьями в области наук о Земле и планетах, в частности Дэвидом Фике, профессором наук о Земле и планетах и ​​директором отдела экологических исследований в области искусств и наук, а также директором Международного центра энергетики, окружающей среды и устойчивого развития, а также Клайвом Джонсом. ученый-исследователь в области наук о Земле и планетах.

«Они являются экспертами в области высокоточных измерений изотопов серы на месте для биогеохимии», — сказал Оглиоре. «Без этого сотрудничества мы не смогли бы достичь необходимой точности, чтобы различать сценарии молодого Солнца и массивных звезд».

Измерения изотопов серы космического симплектита соответствовали ультрафиолетовому излучению массивной звезды, но не соответствовали ультрафиолетовому спектру молодого Солнца. Результаты дают уникальный взгляд на астрофизическую среду рождения Солнца 4,6 миллиарда лет назад. Соседние массивные звезды, вероятно, находились достаточно близко, чтобы их свет повлиял на формирование Солнечной системы. Такая соседняя массивная звезда на ночном небе казалась бы ярче полной луны.

Сегодня мы можем взглянуть в небо и увидеть, как похожая история происхождения разыгрывается в других частях галактики.

«Мы видим зарождающиеся планетные системы, называемые проплидами, в туманности Ориона, которые фотоиспаряются ультрафиолетовым светом близлежащих массивных звезд O и B», — сказал Вашер.

«Если проплиды расположены слишком близко к этим звездам, они могут быть разорваны на части, и планеты никогда не сформируются. Теперь мы знаем, что наша собственная солнечная система в момент своего рождения была достаточно близка, чтобы на нее мог воздействовать свет этих звезд », — сказал он. «Но, к счастью, не слишком близко».