Na początku był chaos. Przynajmniej w Układzie Słonecznym, jak pokazują nowe badania

Badania nowe, choć ich przedmiotem były niezwykle stare obiekty – pochodzące z czasów, kiedy Układ Słoneczny wciąż się formował.

Ustalenia w tej sprawie są już dostępne na łamach Nature Astronomy. Opierają się one na fragmentach kosmicznych skał, które rozbiły się na naszej planecie. Naukowcy wykorzystują je w formie kapsuł czasu zawierających wskazówki na temat początków całego naszego układu. Dokładniej rzecz biorąc, chodzi o tzw. meteoryty żelazne i wchodzące w ich skład izotopy palladu, srebra i platyny. Mierząc ilość tych izotopów naukowcy mogą datować niektóre wydarzenia sprzed miliardów lat.

Izotopy kluczem do rozwiązania zagadki

Autorzy badań wzięli pod uwagę próbki 18 różnych meteorytów żelaznych, które dawniej tworzyły rdzenie planetoid. Później wyizolowali znajdujący się w nich pallad, srebro i platynę, by użyć spektrometrii mas do zmierzenia stężenia różnych izotopów tych trzech pierwiastków. Okazało się, iż w ciągu pierwszych kilku milionów lat istnienia Układu Słonecznego rozpadające się izotopy promieniotwórcze ogrzewały metalowe rdzenie planetoid. Kiedy temperatura spadała, a izotopy się rozpadały, w rdzeniach gromadził się izotop srebra znany jako 107Ag. Mierząc jego stosunek do innych izotopów naukowcy określili, jak szybko i kiedy owe rdzenie zastygały.

W przeciwieństwie do wcześniejszych tego typu badań, tym razem autorzy uwzględnili wpływ galaktycznych promieni kosmicznych, czyli GCR. Te mają wpływ na stosunek izotopów, ponieważ mogą zakłócać proces wychwytywania neutronów podczas rozpadu, zmniejszając ilość 107Ag i 109Ag. Dzięki pomiarom obejmującym platynę badacze mogli wprowadzić odpowiednie korekty. 

Ostatecznie zwrócili uwagę na fakt, że wszystkie objęte badaniami rdzenie planetoid zostały odsłonięte niemal jednocześnie. Stało się to w okresie od 7,8 do 11,7 milionów lat po uformowaniu się Układu Słonecznego. Taki przedział jest bardzo niewielki, szczególnie w kosmicznych skalach czasowych. Na przestrzeni 4 milionów lat objęte badaniami planetoidy miały odsłonięte rdzenie, co pozwala sądzić, że do utraty ich płaszczy doszło na skutek kolizji z innymi kosmicznymi skałami.

Szalona młodość Układu Słonecznego

To z kolei sugeruje, iż młody Układ Słoneczny był niezwykle chaotyczny – nawet bardziej, niż moglibyśmy sądzić. Wśród potencjalnych wyjaśnień tego fenomenu wymienia się niestabilność bądź migracje gazowych olbrzymów, które mogły zakłócać funkcjonowanie mniejszych obiektów. Inny scenariusz zakłada natomiast udział gazu wchodzącego w skład mgławicy słonecznej. O co dokładnie chodzi? Młode Słońce, będące jeszcze protogwiazdą, było otoczone chmurą gazu i pyłu, czyli mgławicą słoneczną. W jej obrębie znajdowały się planetoidy, a w pewnym momencie powstały też planety. O ile jednak początkowo gaz był gęsty, co spowalniało ruch planetoid i planetozymali, to z czasem zaczęło go ubywać. W efekcie kosmiczne skały mogły rozpędzać się znacznie bardziej, częściej się ze sobą zderzając. 

Nasza praca ilustruje, w jaki sposób postępy w technikach pomiarów laboratoryjnych umożliwiają wyciąganie wniosków dotyczących kluczowych procesów zachodzących we wczesnym Układzie Słonecznym – na przykład o prawdopodobnym czasie, w którym mgławica słoneczna zniknęła. Planety takie jak Ziemia były wtedy jeszcze w trakcie procesu narodzin. Ostatecznie może to pomóc nam lepiej zrozumieć, jak powstawały nasze planety, ale także dać nam wgląd w inne planety spoza Układu Słonecznego.” – podsumowuje Maria Schönbächler, jedna z autorek badania