Konstnärens intryck av solnebulosan. Astronomer studerar resterna av solsystembildning som en gång fanns i detta moln för att förstå förhållandena vid den tiden. De vill veta hur länge det varade efter bildandet av solsystemet. Kredit:NASA
Historien om vårt solsystems ursprung är ganska välkänd. Det går så här:solen började som en protostjärna i sin "solnebulosa" för över 4,5 miljarder år sedan. Under loppet av flera miljoner år dök planeterna upp ur denna nebulosa och den skingrades bort. Naturligtvis ligger djävulen i detaljerna. Exakt hur länge varade till exempel den protoplanetära skivan som födde planeterna? En nyligen inlämnad artikel till Journal of Geophysical Research tar en närmare titt på den planetariska födelsedaghemmet. I synnerhet visar den hur meteoriternas magnetism hjälper till att berätta historien.
Om den solnebulosan
För cirka 5 miljarder år sedan var vårt grannskap av galaxen en nebulosa gjord av vätgas och lite damm. Det gav fröna till det som blev vårt solsystem. På något sätt började en del av detta molekylära moln att klumpa ihop sig. Kanske skickade en passerande stjärna chockvågor och krusningar genom dammet och fick det att tryckas ihop. Eller, kanske en närliggande supernova gjorde dådet. Vad som än hände startade det födelseprocessen för protostjärnan som så småningom blev solen.
Under sin födelseprocess gick spädbarnssolen i sin födelsedaghem genom vad som kallas T Tauri-fasen. Det blåste extremt varma vindar fyllda med protoner och neutrala heliumatomer ut i rymden. Samtidigt föll en del av materialet fortfarande ner på stjärnan.
Medan allt som hände var molnet i rörelse och planade ut som en pannkaka. Tänk på det som en ansamlingsskiva som matar in material i mitten där stjärnan bildades. Det var inte bara fyllt med frön från planeter, utan det var också gängat med ett magnetfält. Denna aktiva skiva är där planeterna bildades. De började som dammklumpar, som fastnade vid varandra för att bli stenstora stenar. Dessa stenar kraschade ihop för att bilda större och större konglomerationer som kallas planetesimals. De i sin tur kolliderar och bildar planeter. Det är den verkställande sammanfattningen av solsystemets bildande. Men för att få mer detaljer måste forskare gräva lite mer.
Studerar stenar från solnebulosan
När planeterna föddes, vad hände med resten av nebulosan? 2017 rapporterade planetforskaren Huapei Wang och medarbetare om sina studier av meteoriter som går tillbaka till den tiden. De fann att solnebulosan hade klarnat cirka fyra miljoner år efter solsystemets bildande.
Ett team av vetenskapsmän, ledda av Cauê S. Borlina från Johns Hopkins University och MIT, undrade om systemet rensades ut på en gång. Eller hände det över två separata tidsskalor? För att svara på det vände sig teamet till en egenskap som kallas "solnebulosans paleomagnetism." Det är ett fint sätt att säga att det fanns ett magnetfält i nebulosan. Meteoroider som bildades i nebulosan vid den tiden (kallade kolhaltiga kondriter) innehåller avtryck av det fältet. Borlina och teamet spekulerade i att det fanns en tidtabell för det inre solsystemet och en för de yttre regionerna. Men hur tar man reda på vad den tidtabellen var? Dessa magnetfältsavtryck innehöll några ledtrådar.
Stenarna som bildades i nebulosan ska ha ett magnetiskt avtryck som reflekterar de magnetiska fälten vid den tiden. De som bildades efter att nebulosan rensat skulle inte visa mycket (eller något) magnetiskt fingeravtryck. De skulle registrera magnetismen (eller bristen på den) för den tiden och platsen.
Magnetism i urbergarter
Borlinas team studerade meteoriter som hittades i Antarktis i slutet av 1977/78 och 2008. Dessa stenar är gjorda av ett urmaterial som kallas "kolhaltig kondrit" som bildades tidigt i solsystemets historia. Teamet fokuserade på magnetit (ett järnoxidmineral) som finns i varje prov. Magnetit "registrerar" vad som kallas "remanent magnetisering" som påtvingas av närvaron av det lokala fältet. Sedan jämförde de med andra paleomagnetiska studier av vissa stenar som kallas "angrites" som inte magnetiserades. Förmodligen bildades dessa efter att solnebulosan (och dess inneboende magnetfält) hade försvunnit.
Den fortsatta analysen gav en tidsram för att rensa det inre och yttre solsystemet. För den inre regionen (1–3 AU, från ungefär jordens omloppsbana till den yttre gränsen av Asteroidbältet), fann teamet att nebulosans försvinnande inträffade cirka 3,7 miljoner år efter bildandet av solsystemet. Det tog ytterligare 1,5 miljoner år för det yttre solsystemet att rensa.
Det motsvarar den tidigare uppskattningen på cirka 4 miljoner år för hela svepet. Nästa steg blir att få mer exakta åldrar från meteoriter i allmänhet. Det borde hjälpa forskare att sätta några mer bestämda begränsningar på den faktiska tidslinjen för försvinnande. I synnerhet vill teamet utföra mer experimentellt arbete på magnetitprover i olika familjer av dessa kondriter. Det kommer att låta dem ta reda på exakt när stenarna fick avtrycken av magnetiska fält.
Konsekvenser för andra solsystem
Tanken på att använda stenar för att "datera" solnebulosan och dess försvinnande har konsekvenser för protoplanetära skivor runt andra stjärnor. Det tyder på att de flesta sådana diskar går igenom en utveckling i två tidsskala. Kombinera det med tidigare arbete som visar att protoplanetära skivor har understrukturer, och vi har nu mer insikt i de kaotiska förhållandena kort efter födelsen av vår sol och planeter. + Utforska vidare
