Układ Słoneczny dramatycznie zmienił swój kształt? Kiedyś mógł przypominać toroid albo pączek z dziurką

W tym artykule:

1. Ziarna protoplanetarne
2. Układ Słoneczny: pączek zamiast dysku
3. O czym mówi skład chemiczny meteorytów?

W jaki sposób żelazne meteoryty, które spadły na Ziemię, mogą pomóc w zrozumieniu ewolucji Układu Słonecznego? Aby na to odpowiedzieć, przypomnijmy skrótowo, w jaki sposób tworzą się układy planetarne.

Formowanie się gwiazdy i jej układu planetarnego rozpoczyna się od obłoku molekularnego. Składa się on z gazu i pyłu dryfujących w przestrzeni kosmicznej. Jeśli część obłoku stanie się wystarczająco gęsta, zapadnie się pod wpływem własnej grawitacji. A obracając się i zasysając kolejny materiał, stanie się w końcu zalążkiem rosnącej młodej gwiazdy. Otaczający protogwiazdę gaz i pył przyjmują zaś kształt dysku.

Ziarna protoplanetarne

W tym dysku tworzą się mniejsze zagęszczenia, które z czasem stają się nasionami protoplanetarnymi. Jeśli protoplanety będą nadal zbierać materiał, urosną w pełne planety. Inne ziarna – jeśli ich rozwój zostanie w pewnej chwili wstrzymany – zmienią się w planetoidy. Patrząc na Układ Słoneczny z ogromną liczbą planetoid, łatwo wysnuć wniosek, że drugi scenariusz jest znacznie częstszy.

Takich małych odłamków skalnych i lodowych może być w Układzie Słonecznym nawet bilion. Gromadzą się główne w dwóch miejscach: pasie planetoid pomiędzy Marsem a Jowiszem oraz w tzw. Pasie Kuipera rozciągającym od 30 do 50 jednostek astronomicznych (au) od Słońca. Jednostka astronomiczna to średnia odległość Ziemi od Słońca, która wynosi 149 597 887 km. Jeszcze dalej, bo w odległości od 300 do 50 000 au od Słońca, znajduje się Obłok Oorta, z którego mogą pochodzić m.in. komety.

Układ Słoneczny: pączek zamiast dysku

Jednak żelazne meteoryty z naszego układu planetarnego opowiadają inną część tej historii.

Według zespołu kierowanego przez planetologa Bidong Zhanga z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles, skład chemiczny planetoid w zewnętrznym Układzie Słonecznym wymaga, aby obłok materii miał kształt toroidy. Jest to bryła w kształcie pierścienia, utworzona poprzez obrót dowolnej figury wokół osi leżącej poza tą figurą. A bardziej obrazowo mówiąc przypomina dunata – czyli pączka z dziurką – a nie serię koncentrycznych pierścieni w płaskim dysku.

Dziewiąta Planeta jednak istnieje? Znaleziono „najsilniejszy dotychczas dowód statystyczny”

Pojawiły się dodatkowe dowody na istnienie Dziewiątej Planety. Czyli hipotetycznego globu, który znajdowałby się na samych rubieżach Układu Słonecznego.

O czym mówi skład chemiczny meteorytów?

Będące fragmentami większych skał meteoryty żelazne, które przebyły na Ziemię z zewnętrznych obszarów Układu Słonecznego, zawierają więcej metali ogniotrwałych niż te znalezione wewnątrz Układu. Metale te, jak platyna i iryd, mogą powstawać tylko w bardzo gorącym środowisku, blisko formującej się gwiazdy. To stanowi pewien problem interpretacyjny, ponieważ meteoryty te musiały powstać blisko Słońca i przemieścić się na zewnątrz. Tymczasem według modelowania Zhanga i jego kolegów żelazne meteoryty nie mogłyby pokonać luk w dysku protoplanetarnym.

Obliczenia kierowanej przez Zhanga grupy wskazują, że migracja była możliwa tylko wówczas, gdyby dysk protoplanetarny miał kształt toroidalny. To przesunęłoby te obiekty w zewnętrzne rejony Układu Słonecznego. Gdy dysk ochłodził się i planety zaczęły się formować, szczeliny w dysku działałyby jak bariera, uniemożliwiając powrót skał w kierunku Słońca.

– Uformowanie się Jowisza najprawdopodobniej otworzyło fizyczną szczelinę, która uwięziła iryd i platynę w zewnętrznym dysku i zapobiegła ich opadnięciu na Słońce. Metale te zostały później włączone do asteroid, które uformowały się w zewnętrznym dysku. To wyjaśnia, dlaczego meteoryty uformowane w zewnętrznym dysku – chondryty węglowe i meteoryty żelazne typu węglowego – mają znacznie wyższą zawartość irydu i platyny niż ich odpowiedniki z dysku wewnętrznego – uważa planetolog Bidong Zhang.

I to wszystko udało się zrozumieć na podstawie analizy niewielkich, bogatych w żelazo meteorytów, które spadły na naszą planetę.

Źródło: PNAS, ScienceAlert

Nasz ekspert

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.