|
Метеоритная пыль хранит следы магнетизма
|
|
|
|
Около 4,6 миллиарда лет назад Солнечная система представляла собой не что иное, как гигантский шар газа и пыли. В течение следующих нескольких миллионов лет эта «солнечная туманность» претерпела огромную трансформацию, сплющившись в диск материи, который затем сконденсировался, образовав центральное Солнце и вращающиеся вокруг него планеты. Ученые предполагали, что ранняя Солнечная система формировалась в основном за счет гравитации. Но новое исследование показывает, что магнетизм, вероятно, также сыграл свою роль.
|
|
|
|
Ученые из Массачусетского технологического института обнаружили следы древнего магнетизма в самых старых известных образцах метеоритов. Команда проанализировала микроскопические зерна, внедренные в метеорит, обнаруженный в Антарктиде в 2008 году. Эти зерна, называемые богатыми кальцием и алюминием включениями (CAI), первоначально образовались в течение первых 200 000 лет существования Солнечной системы, что делает эти образцы самым старым известным материалом Солнечной системы.
|
|
|
|
Результаты исследования предполагают, что магнитное поле существовало очень рано, во времена солнечной туманности. Исследователи предполагают, что это небулярное магнитное поле было сильнее современного магнитного поля Земли и, вероятно, сыграло значительную роль в объединении первичного вещества для формирования раннего Солнца.
|
|
|
|
|
|
|
«Этот переход от сферического облака к протопланетному диску является одним из наиболее значимых событий за всю историю Солнечной системы», — говорит Бенджамин Вайс, профессор наук о Земле и планетах имени Роберта Р. Шрока в Массачусетском технологическом институте. «Долгое время существовала теория, что это было вызвано гравитацией, но наши измерения показывают, что магнетизм, вероятно, также сыграл свою роль».
|
|
|
|
Вайс и его коллеги сообщают о своем открытии в статье, опубликованной на этой неделе в журнале «Proceedings of the National Academy of Sciences». Соавторами исследования из Массачусетского технологического института являются первый автор Кауэ Борлина, доктор философии (выпуск 2022 года), и Элиас Мансбах, доктор философии. '24, а также Ниланджан Чаттерджи, вместе с Сюэ-Нин Баем из Университета Цинхуа, По-Йен Тунгом и Ричардом Харрисоном из Кембриджского университета, Франсуа Тиссо из Калифорнийского технологического института и Кевином МакКиганом из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
|
|
|
|
Вращающиеся частицы
|
|
|
|
Магнитные поля генерируются электрически заряженным веществом, движущимся вокруг. В самой ранней Солнечной системе коллапсирующее облако газа и пыли могло взбалтывать плазму заряженных частиц. По мере вращения этих зарядов в формирующемся диске они могли создавать и поддерживать магнитное поле.
|
|
|
|
Если бы это было так, Вайс и его коллеги предположили, что такой ранний магнетизм повлиял бы на материал диска. По мере конденсации этого материала крошечные магнитные минералы зафиксировали бы силу магнитного поля, сохраняя его первоначальную интенсивность на протяжении миллиардов лет. Если бы эти минералы каким-то образом попали на Землю для измерения учеными, их «остаточная намагниченность» стала бы доказательством того, что магнитное поле действительно существовало и могло сыграть роль в формировании Солнечной системы.
|
|
|
|
Фактически, команда ранее обнаружила свидетельства существования магнитного поля еще через 2 миллиона лет после начала формирования Солнечной системы. В то время, как полагают ученые, Солнце уже находилось на своих местах, а планеты только начинали сближаться. Таким образом, магнитное поле, измеренное Вайссом, вероятно, сыграло роль в формировании ранних планет.
|
|
|
|
«Сегодня люди не спорят о наличии магнетизма во время формирования планет. Но спор ведется вокруг самой ранней Солнечной системы, до формирования планет, когда существовал только диск», — говорит Борлина, который руководил новым исследованием, будучи аспирантом Массачусетского технологического института, а сейчас является доцентом Университета Пердью. «Именно в этом вопросе спор все еще продолжается, и именно этим мы сейчас и занимаемся».
|
|
|
|
В своем новом исследовании команда изучала, могло ли магнитное поле существовать еще раньше в Солнечной системе, когда Солнце только начинало собираться. Они проанализировали образцы метеорита DOM 08006, обнаруженного в 2008 году в Доминионском хребте, горном массиве вдоль Восточно-Антарктического ледового щита. С момента обнаружения метеорит подвергался обширным исследованиям.
|
|
|
|
DOM 08006 — один из самых примитивных обнаруженных метеоритов, содержащий минеральные зерна, относящиеся к самым ранним стадиям развития Солнечной системы, возможно, даже до образования Солнца. Удивительно, но метеориту удалось сохранить свой первоначальный состав и минералы.
|
|
|
|
«Другие метеориты прошли через множество различных процессов за свою 4,5-миллиардную историю, — говорит Вайс. — Они образовались в солнечной туманности, затем к ним присоединились тела с водой, затем они были разрушены, переместились в пояс астероидов, а затем упали сюда. Но каким-то образом DOM претерпел меньше изменений, чем любой другой метеорит».
|
|
|
|
Если в ранней Солнечной системе существовало магнитное поле, то следы этого поля могли сохраниться в некоторых древних минеральных зернах, обнаруженных в DOM, включая CAI.
|
|
|
|
«Мы знаем, что это самые древние находки из ранней Солнечной системы, — говорит Борлина. — Но CAI очень сложны и не все одинаковы, даже в пределах 1-миллиметрового фрагмента метеорита. Поэтому нам необходимо тщательно определить их типы».
|
|
|
|
Из небольших образцов исходного метеорита команда выделила мельчайшие зерна и идентифицировала небольшое количество CAI, содержащих изначально магнитные минералы, такие как железо. Затем они подвергли зерна серии тестов, чтобы измерить, сохранился ли в них магнетизм.
|
|
|
|
Команда обнаружила следы магнитного поля в древних зернах. На основе своих измерений они оценили, что в ранней Солнечной системе существовало магнитное поле напряженностью около 150–600 микротесла. Эта напряженность поля примерно в 3–12 раз больше, чем современное магнитное поле Земли.
|
|
|
|
«Мы считаем, что такие магнитные поля помогали перемещать газ из протопланетного диска к центральной звезде, Солнцу», — говорит Борлина. «Гравитация также играет свою роль. Но теперь мы показываем, что, если вы хотите полностью понять, как образовались Солнце и планеты, вы должны учитывать магнитные поля в составе этих образованных объектов».
|
|
|
|
Источник
|
