|
Тайна происхождения внешних частей Солнечной системы
|
|
|
|
Крошечные частицы с далекого астероида дают ключ к пониманию магнитных сил, которые сформировали отдаленные уголки Солнечной системы более 4,6 миллиардов лет назад. Ученые Массачусетского технологического института и других организаций проанализировали частицы астероида Рюгу, которые были собраны миссией Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) "Хаябуса-2" и доставлены на Землю в 2020 году. Ученые полагают, что Рюгу сформировался на окраинах ранней Солнечной системы, прежде чем мигрировать в сторону пояса астероидов и в конечном итоге выйти на орбиту между Землей и Марсом.
|
|
|
|
Команда проанализировала частицы Рюгу на предмет наличия признаков какого-либо древнего магнитного поля, которое могло присутствовать, когда астероид только сформировался. Их результаты показывают, что если бы магнитное поле и существовало, оно было бы очень слабым. Самое большее, такое поле составляло бы около 15 микротесл. (Собственное магнитное поле Земли сегодня составляет около 50 микротесл.)
|
|
|
|
Тем не менее, по оценкам ученых, такой низкой интенсивности поля было бы достаточно, чтобы собрать воедино первичный газ и пыль и сформировать астероиды за пределами Солнечной системы и потенциально сыграть определенную роль в формировании планет-гигантов, от Юпитера до Нептуна.
|
|
|
|
|
|
|
Результаты работы команды, опубликованные сегодня (6 ноября) в журнале AGU Advances, впервые показывают, что отдаленная часть солнечной системы, вероятно, обладала слабым магнитным полем. Ученым было известно, что магнитное поле сформировало внутреннюю часть Солнечной системы, где сформировались Земля и планеты земной группы. Но до сих пор было неясно, распространяется ли такое магнитное влияние на более отдаленные регионы.
|
|
|
|
"Мы показываем, что везде, куда бы мы сейчас ни посмотрели, существовало некое магнитное поле, которое отвечало за перенос массы в места формирования Солнца и планет", - говорит автор исследования Бенджамин Вайс, профессор наук о Земле и планетах Массачусетского технологического института им. Роберта Р. Шрока. - Теперь это относится и к планетам внешней солнечной системы.
|
|
|
|
Ведущим автором исследования является 24-летний доктор философии Элиас Мансбах, который в настоящее время работает постдоком в Кембриджском университете. В число соавторов MIT входят Эдуардо Лима, Саверио Камбиони и Джоди Рим, а также Майкл Соуэлл и Джозеф Киршвинк из Калифорнийского технологического института, Роджер Фу из Гарвардского университета, Сюэ-Нин Бай из Университета Цинхуа, Чисато Анаи и Ацуко Кобаяши из Института перспективных морских исследований Кочи и Хиронори Хидака из Токийского технологического института. Технология.
|
|
Далекое поле
|
|
|
|
Около 4,6 миллиарда лет назад солнечная система сформировалась из плотного облака межзвездного газа и пыли, которое сжалось в вихревой материальный диск. Большая часть этого вещества устремилась к центру диска, образовав солнце. Оставшиеся частицы сформировали солнечную туманность из клубящегося ионизированного газа. Ученые подозревают, что взаимодействие между недавно образовавшимся Солнцем и ионизированным диском породило магнитное поле, которое пронизывало туманность, способствуя аккреции и втягиванию вещества внутрь, образуя планеты, астероиды и спутники.
|
|
|
|
"Это туманное поле исчезло примерно через 3-4 миллиона лет после образования Солнечной системы, и мы восхищены тем, какую роль оно сыграло в раннем формировании планет", - говорит Мансбах.
|
|
|
|
Ранее ученые определили, что магнитное поле присутствует во всей внутренней части Солнечной системы — области, которая простирается от Солнца примерно на 7 астрономических единиц (а.е.), вплоть до того места, где сегодня находится Юпитер. (Одна а.е. - это расстояние между Солнцем и Землей). Интенсивность этого внутреннего поля туманности составляла где-то от 50 до 200 микротесла, и это, вероятно, повлияло на формирование внутренних планет земной группы. Такие оценки раннего магнитного поля основаны на метеоритах, которые упали на Землю и, как полагают, возникли во внутренней туманности.
|
|
|
|
"Но как далеко простиралось это магнитное поле и какую роль оно играло в более отдаленных областях, все еще неясно, потому что было получено не так много образцов, которые могли бы рассказать нам о внешней части Солнечной системы", - говорит Мансбах.
|
|
Перематываем пленку
|
|
|
|
Команда получила возможность проанализировать образцы из внешней части Солнечной системы с помощью Рюгу, астероида, который, как полагают, сформировался в ранней внешней части Солнечной системы, за пределами 7 а.е., и в конечном итоге был выведен на околоземную орбиту. В декабре 2020 года миссия JAXA "Хаябуса-2" доставила образцы астероида на Землю, позволив ученым впервые взглянуть на потенциальный реликт ранней отдаленной солнечной системы.
|
|
|
|
Исследователи взяли несколько зерен из возвращенных образцов, каждое размером около миллиметра. Они поместили частицы в магнитометр — прибор в лаборатории Вайса, который измеряет силу и направление намагниченности образца. Затем они применили переменное магнитное поле для постепенного размагничивания каждого образца.
|
|
|
|
"Подобно магнитофонной ленте, мы медленно перематываем магнитную запись образца", - объясняет Мансбах. "Затем мы ищем последовательные тенденции, которые говорят нам о том, что образец сформировался в магнитном поле".
|
|
|
|
Они определили, что в образцах не было явных признаков сохранения магнитного поля. Это говорит о том, что либо во внешней части Солнечной системы, где впервые сформировался астероид, отсутствовало поле туманности, либо поле было настолько слабым, что не было зафиксировано в зернах астероида. Если дело обстоит в последнем случае, то, по оценкам команды, интенсивность такого слабого поля составляла бы не более 15 микротесл.
|
|
|
|
Исследователи также проанализировали данные по ранее изученным метеоритам. Они специально изучили "несгруппированные углистые хондриты" — метеориты, которые обладают свойствами, характерными для того, что они сформировались в отдаленных частях Солнечной системы. Ученые предположили, что образцы были недостаточно старыми, чтобы сформироваться до исчезновения солнечной туманности. Таким образом, любые данные о магнитном поле, содержащиеся в образцах, не отражали бы поля туманности. Но Мансбах и его коллеги решили изучить их поближе.
|
|
|
|
"Мы повторно проанализировали возраст этих образцов и обнаружили, что они ближе к началу солнечной системы, чем считалось ранее", - говорит Мансбах. "Мы считаем, что эти образцы сформировались в этой отдаленной, внешней области. И один из этих образцов действительно имеет положительное поле обнаружения около 5 микротесл, что соответствует верхнему пределу в 15 микротесл".
|
|
|
|
Этот обновленный образец в сочетании с новыми частицами Рюгу позволяет предположить, что во внешней части Солнечной системы, за пределами 7 а.е., существовало очень слабое магнитное поле, которое, тем не менее, было достаточно сильным, чтобы притягивать материю с окраин и в конечном итоге формировать внешние планетные тела, от Юпитера до Нептуна.
|
|
|
|
"Когда вы находитесь дальше от Солнца, слабое магнитное поле имеет большое значение", - отмечает Вайс. "Было предсказано, что оно не обязательно должно быть таким сильным, и это то, что мы наблюдаем".
|
|
|
|
Команда планирует поискать дополнительные доказательства существования отдаленных туманных полей с помощью образцов с другого далекого астероида Бенну, которые были доставлены на Землю в сентябре 2023 года космическим аппаратом НАСА OSIRIS-REx.
|
|
|
|
"Бенну очень похож на Рюгу, и мы с нетерпением ждем первых результатов анализа этих образцов", - говорит Мансбах.
|
|
|
|
Источник
|
