I en ny artikel publicerad i tidskriften Nature Communications Jord och miljö, forskare vid University of Rochester kunde använda magnetism för att bestämma, för första gången, när kolhaltiga kondritasteroider – asteroider som är rika på vatten och aminosyror – först anlände till det inre solsystemet. Forskningen tillhandahåller data som hjälper forskare om solsystemets tidiga ursprung och varför vissa planeter, som jorden, blev beboelig och kunde upprätthålla förhållanden som gynnade livet, medan andra planeter, som Mars, gjorde inte.

Forskningen ger också forskare data som kan tillämpas på upptäckten av nya exoplaneter.

"Det finns ett speciellt intresse för att definiera denna historia - med hänvisning till det enorma antalet exoplanetupptäckter - för att härleda om händelser kan ha varit liknande eller olika i exo-solsystem, " säger John Tarduno, William R. Kenan, Jr., Professor vid institutionen för geo- och miljövetenskaper och dekanus för forskning för konst, Sciences &Engineering vid Rochester. "Detta är en annan komponent i sökandet efter andra beboeliga planeter."

Lösa En Paradox Med En Meteorit I Mexiko

Vissa meteoriter är bitar av skräp från yttre rymdobjekt som asteroider. Efter att ha brutit isär från sina "förälderkroppar, "Dessa bitar kan överleva genom att passera genom atmosfären och så småningom träffa ytan på en planet eller måne.

Att studera magnetiseringen av meteoriter kan ge forskare en bättre uppfattning om när föremålen bildades och var de befann sig tidigt i solsystemets historia.

"Vi insåg för flera år sedan att vi kunde använda magnetismen hos meteoriter härrörande från asteroider för att bestämma hur långt dessa meteoriter var från solen när deras magnetiska mineraler bildades, " säger Tarduno.

För att lära dig mer om meteoriternas ursprung och deras moderkroppar, Tarduno och forskarna studerade magnetiska data som samlats in från Allende-meteoriten, som föll till jorden och landade i Mexiko 1969. Allende-meteoriten är den största kolhaltiga kondritmeteoriten som finns på jorden och innehåller mineraler – kalcium-aluminiuminneslutningar – som tros vara de första fasta ämnen som bildas i solsystemet. Det är en av de mest studerade meteoriterna och ansågs i decennier vara det klassiska exemplet på en meteorit från en primitiv asteroidmoderkropp.

För att avgöra när föremålen bildades och var de befann sig, forskarna var först tvungna att ta upp en paradox om meteoriter som förvirrade forskarsamhället:hur fick meteoriterna magnetisering?

Nyligen, en kontrovers uppstod när några forskare föreslog att kolhaltiga kondritmeteoriter som Allende hade magnetiserats av en kärndynamo, som jordens. Jorden är känd som en differentierad kropp eftersom den har en skorpa, mantel, och kärna som är åtskilda av sammansättning och densitet. Tidigt i deras historia, planetariska kroppar kan få tillräckligt med värme så att det blir utbredd smältning och det täta materialet – järn – sjunker till mitten.

Nya experiment av Rochester-studenten Tim O'Brien, tidningens första författare, fann att magnetiska signaler som tolkats av tidigare forskare faktiskt inte kom från en kärna. Istället, O'Brien hittade, magnetismen är en egenskap hos Allendes ovanliga magnetiska mineraler.

Att bestämma Jupiters roll i asteroidmigrering

Efter att ha löst denna paradox, O'Brien kunde identifiera meteoriter med andra mineraler som troget kunde registrera tidiga magnetiseringar i solsystemet.

Tardunos magnetgrupp kombinerade sedan detta arbete med teoretiskt arbete från Eric Blackman, professor i fysik och astronomi, och datorsimuleringar ledda av doktoranden Atma Anand och Jonathan Carroll-Nellenback, en beräkningsforskare vid Rochester's Laboratory for Laser Energetics. Dessa simuleringar visade att solvindar draperade runt tidiga solsystemkroppar och det var denna solvind som magnetiserade kropparna.

Med hjälp av dessa simuleringar och data, forskarna fastställde att moderasteroiderna från vilka kolhaltiga kondritmeteoriter bröts av anlände till Asteroidbältet från det yttre solsystemet omkring 4, 562 miljoner år sedan, inom de första fem miljoner åren av solsystemets historia.

Tarduno säger att analyserna och modelleringen ger mer stöd för den så kallade grand tack-teorin om Jupiters rörelse. Medan forskare en gång trodde att planeter och andra planetkroppar bildades av damm och gas på ett ordnat avstånd från solen, idag inser forskare att gravitationskrafterna som är förknippade med jätteplaneter – som Jupiter och Saturnus – kan driva fram bildningen och migrationen av planetkroppar och asteroider. Grand tack-teorin antyder att asteroider separerades av gravitationskrafterna från jätteplaneten Jupiter, vars efterföljande migration sedan blandade de två asteroidgrupperna.

Han lägger till, "Denna tidiga rörelse av kolhaltiga kondritasteroider sätter scenen för ytterligare spridning av vattenrika kroppar - potentiellt till jorden - senare i utvecklingen av solsystemet, och det kan vara ett vanligt mönster för exoplanetsystem."