Большинство метеоритов, которые приземлились на Земле, представляют собой фрагменты планетезималей, самых ранних протопланетных тел в Солнечной системе. Ученые полагают, что эти изначальные тела либо полностью расплавились на ранних этапах своей истории, либо остались как груды необработанного космического мусора. Но одна семья метеоритов озадачила исследователей с момента ее открытия в 1960-х годах. Разнообразные фрагменты, найденные по всему миру, похоже, оторвались от одного и того же тела. Состав этих метеоритов указывает на то, что их родителем, должно быть, была удивительная «химера», которая была как расплавлена, так и не расплавлена. Ученые продвинулись в решении этой научной загадки и опубликовали результаты исследования в в журнале Science Advances.
Исследователи из MIT при поддержке международных коллег определили, что материнское тело этих редких метеоритов действительно было многослойным, дифференцированным объектом, который, вероятно, имел жидко-металлическое ядро. Это ядро было достаточно сильным, чтобы генерировать магнитное поле, которое могло бы сравниться с магнитным полем Земли сегодня.
Результаты исследования предполагают, что разнообразие самых ранних объектов в Солнечной системе могло быть более сложным, чем ученые предполагали ранее.
Это один из примеров планетезималей, у которых, должно быть, были расплавленные и нерасплавленные слои. Такой объект мотивирует на поиски новых доказательств составных планетарных структур. Понимание полного спектра структур, от неплавленных до полностью расплавленных, является ключом к расшифровке того, как планетезимали образовались в ранней Солнечной системе.
Клара Маурел, аспирант кафедры наук о Земле, атмосфере и планетах Массачусетского технологического института (MIT)
Соавторами Маурел являются профессор EAPS Бенджамин Вайс, а также сотрудники Оксфордского университета, Кембриджского университета, Чикагского университета, Национальной лаборатории им. Лоуренса Беркли и Юго-западного исследовательского института.
Солнечная система образовалась около 4,5 миллиардов лет назад в виде вихря очень горячего газа и пыли. Когда этот диск постепенно остывал, кусочки вещества сталкивались и сливались, образуя постепенно большие тела, такие как планетезимали.
У большинства метеоритов, которые упали на Землю, есть составы, которые предполагают, что они произошли от таких ранних планетезималей, которые были одного из двух типов: расплавленные и не расплавленные. Ученые полагают, что оба типа объектов сформировались относительно быстро, менее чем за несколько миллионов лет, в начале эволюции Солнечной системы.
Если планетезималь сформировался в первые 1,5 миллиона лет Солнечной системы, короткоживущие радиогенные элементы могли бы полностью расплавить тело из-за тепла, выделяющегося при их распаде. Нерасплавленные планетезималы могли образоваться позже, когда в их материале было меньше радиогенных элементов, недостаточных для плавления.
В записях метеоритов о промежуточных объектах с расплавленным и нерасплавленным составом было мало свидетельств, за исключением редкого семейства метеоритов, называемых IIE irons (металические метеориты группы IIE).
Эти IIE irons — действительно странные метеориты. Они показывают как свидетельства того, что произошли из изначальных объектов, которые никогда не плавятся, так и свидетельства того, что они были частью тела, которое полностью или, по крайней мере, существенно растаяло. Мы не знали, куда их поместить, и именно это заставило нас сосредоточиться на них.
Бенджамин Вайс, профессор EAPS
Ученые ранее обнаружили, что как расплавленные, так и нерасплавленные метеориты IIE происходили из одного и того же древнего планетезималя, который, вероятно, имел твердую кору, покрывающую жидкую мантию, такую, как Земля. Ученые задались вопросом, мог ли планетезималь таить в себе металлическое расплавленное ядро.
Исследователи пришли к выводу, что, если планетезималь содержит металлическое ядро, оно вполне может генерировать магнитное поле, подобно тому, как жидкое ядро Земли производит магнитное поле.
Ученые задались вопросом, могут ли они найти такие минералы в образцах метеоритов IIE, которые упали на Землю. Команда проанализировала образцы с использованием усовершенствованного источника света Национальной лаборатории им. Лоуренса Беркли, который генерирует рентгеновские лучи, которые взаимодействуют с зернами минералов в нанометровом масштабе таким образом, чтобы можно было определить магнитное направление минералов.
Конечно же, электроны в ряде зерен были выровнены в одинаковом направлении. Это свидетельство того, что родительское тело генерировало магнитное поле, возможно, до нескольких десятков микротесла, что примерно равно силе магнитного поля Земли. После исключения менее вероятных источников, команда ученых пришла к выводу, что магнитное поле, скорее всего, было создано жидкометаллическим ядром. По оценкам, для создания такого поля ядро должно иметь ширину не менее нескольких десятков километров.
Работая с сотрудниками Чикагского университета, ученые провели высокоскоростное моделирование различных сценариев формирования этих метеоритов. Они показали, что тело с жидким ядром могло столкнуться с другим объектом, и это воздействие могло выбить материал из ядра. Этот материал затем мигрировал бы в карманы близко к поверхности тела, где возникли метеориты.
Был ли такой сложный планетезималь выбросом в ранней Солнечной системе или одним из многих таких дифференцированных объектов? Ответ, говорят ученые, может лежать в поясе астероидов.
Читать также
Посмотрите на 3D-карту Вселенной: ее составляли 20 лет и она уже удивила ученых
Выяснилось, что коронавирус не дает клеткам распознавать его
В Омской области археологи нашли кости и оружие, которым 12 тысяч лет