Martin Schiller a Martin Bizzarro z Kodaňské univerzity a Vera Assis Fernandes z Přírodovědného muzea v Berlíně navrhli nový model pro sluneční soustavu, který vysvětluje rozdíly v izotopovém složení planet. Autoři odmítají předpoklad, že velké i malé objekty rostly současně, ale různým tempem, a věří, že růst malých těl skončil dříve než u velkých.
Téměř všichni odborníci dnes věří, že Slunce a planety byly vytvořeny z jediného protoplanetárního mraku. 99,9% hmotnosti tohoto disku dopadlo na svítidlo. Když slunce vypuklo, sluneční vítr zametl lehký vodík a helium z bezprostřední blízkosti hvězdy, takže plynové obři jsou nyní za oběžnou dráhou Marsu.
Pod paprsky mladé hvězdy se protoplanetární prach slinoval do granulí zvaných chondrules. Tyto granule se spojily a vytvořily malé kameny - chondrity. Mimochodem, je to „stavební odpad“, který představuje 90% meteoritů nalezených na Zemi.
Postupně se chondrité slepili do větších a větších těl - planetesimálů. Gravitace jim poskytla příliv čerstvého materiálu a tato „embrya“rostla, dokud se největší z nich nestaly planetami a zbytek - asteroidy. Když se vyčerpaly zásoby kosmického prachu v protoplanetárním disku, růst těl ve sluneční soustavě skončil.
Klasická teorie předpokládá, že všechna tělesa ve sluneční soustavě rostla současně, ale různě. Čím je tělo masivnější, tím silnější je jeho gravitace a čím více obklopuje hmota, v důsledku toho bude shromažďovat, čímž se jeho velikost ještě zvětší. To je princip sněhové koule, nebo, vědecky, pozitivní zpětná vazba. Tento zákon upravuje růst měst (lidé raději chodí do velkoměst, kde je více peněz a příležitostí, díky nimž rostou ještě více), prevalence jazyků (čím více lidí jazyk zná, tím více pobídek se ho učit), atd.
Bez zpochybnění zbytku teorie Schiller a jeho kolegové tento růstový model odmítají. Dle jejich názoru se malým tělům nepodařilo růst, protože dokončili adhezi materiálu dříve (jak říkají odborníci, narůstání).
Jak uvádí časopis Nature v přehledu práce, autoři byli inspirováni rozdílem v izotopickém složení různých těles ve sluneční soustavě. Autoři konkrétně zkoumali poměr izotopů vápníku 48Ca a 44Ca na Zemi, na Marsu, na Západě a ve vzorcích vzácných typů meteoritů: ureilitů a angritů.
Pokud byly všechny planety a asteroidy vytvořeny v jediném procesu ze stejného kosmického prachu, proč je poměr těchto izotopů jiný? To je obvykle spojeno s různými vzdálenostmi od Slunce a podle toho s různými teplotami.
Propagační video:
Autoři však zjistili, že poměr izotopů vápníku závisí na hmotnosti nebeského těla. Masy Země, Marsu a Vesty jsou známy z astronomických pozorování a přibližné hmotnosti objektů, jejichž fragmenty jsou meteority, byly vědci rekonstruovány na základě vlastností „nebeských hostů“.
Poměr izotopů 48 Ca / 44 Ca za sekundu se měří pomocí μ48Ca. Vypočítá se takto: μ 48 Ca = (48 Ca / 44 Ca nebeské těleso - 48 Ca / 44 Ca Země) / (48 Ca / 44 Ca Země). Vzhledem k tomu, že rozdíly v izotopovém složení jsou malé, měří se μ 48 Ca v částech na milion (ppm). Podle definice pro Zemi μ 48 Ca = 0 a pro jiná těla může být tato hodnota kladná i záporná.
Schiller a kolegové navrhli, že vnitřní část protoplanetárního disku, umístěná uvnitř Jupiterovy současné oběžné dráhy, měla nízké hodnoty μ 48 Ca asi mínus 150 ppm). Tento materiál stačil k tomu, aby planetesimály dorostly na velikost těla - vlasti Ureilitů (průměr 200 kilometrů).
Pak některá z těchto těl přestaly růst. Ti, kteří pokračovali v růstu, zvýšili svou hmotnost již díky vnější části disku s μ 48 Ca asi 200 ppm (hodnota typická pro chondrity, které se tvořily za oběžnou dráhou Jupiteru). Čím déle tedy růst pokračoval, tím větší byla konečná hodnota μ 48 Ca. Vesta, zastavená v průměru 530 kilometrů, má minus 100 ppm, Mars - minus 20 ppm a Země, jak již bylo uvedeno, je 0 ppm.
Jaká síla však způsobila, že některá z těchto těl přestaly růst? Může to být složitá gravitační interakce mezi „embryi planet“, která mění jejich trajektorie. Současné planety se svými téměř kruhovými oběžnými drahami ležely v rovině protoplanetárního disku, potulovaly nejbohatší oblasti rodícího se systému, a proto pokračovaly v růstu. Poražení se však tlačili k protáhlému a možná ležícímu v jiné rovině trajektorie, zůstali na hladovění.
Závěr o různých věcích vzorků je také potvrzen datováním podle obsahu radioaktivních izotopů.
Nelze však říci, že nový model nemá žádné problémy. Například pro ni jsou těžké otázky v souvislosti s formováním Měsíce. "Vesti. Nauka" (nauka.vesti.ru) vyprávěl podrobně o kolizi Země s Theií, která porodila náš satelit. Obvykle se věří, že Theia byla významně menší než Země, ale z teorie autorů vyplývá, že došlo ke srážce dvou těl stejné hmotnosti. To není v souladu s některými známými fakty.
Kromě toho existují studie, které ukazují, že příliv hmoty z vnější části protoplanetárního disku se zastavil již v prvních milionech let své existence kvůli tvorbě Proto-Jupiteru. Není snadné vysvětlit složení chondritů v rámci autorského modelu.
Pravděpodobně puzzle nazvané „Formování sluneční soustavy“stále chybí několik důležitých kusů, bez nichž nelze postavit model, který odpovídá na všechny otázky.
Anatolij Glyantsev