Meteoritter giver spor til solsystemernes oprindelse

Den isotopiske sammensætning af meteoritter og terrestriske planeter rummer vigtige spor om solsystemets tidligste historie og planeternes dannelsesprocesser.

Forskere fra Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) og en samarbejdspartner fra University of Münster gennemgik nyligt arbejde, der viser, hvordan meteoritter udviser en grundlæggende isotopisk dikotomi mellem ikke-kulstofholdige (NC) og kulstofholdige (CC-klipper eller sedimenter indeholdende kulstof eller dets forbindelser) grupper , som højst sandsynligt repræsenterer materiale fra det indre og ydre solsystem. Forskningen vises i tidsskriftet Natur astronomi .

Solsystemet blev dannet for 4,5 milliarder år siden ved gravitationssammenbrud af en molekylær skykerne, hvilket resulterede i dannelsen af ​​en cirkumsolar skive af gas og støv (nogle gange kaldet soltågen). Denne skive blev i sidste ende omdannet til et planetsystem bestående af en enkelt central stjerne, solen, omgivet af fire jordiske planeter i det indre solsystem, fire gigantiske planeter i det ydre solsystem ud over "snelinjen" og et væld af mindre kroppe, inklusive asteroider, måner, dværgplaneter og kometer.

"For at forstå, hvordan solsystemet udviklede sig mod sin nuværende konfiguration, de begivenheder og processer, der finder sted under de tidligste stadier af solsystemets historie, skal rekonstrueres i en meget høj tidsmæssig og rumlig opløsning, " sagde LLNL kosmokemiker Thomas Kruijer, hovedforfatter af papiret.

Selvom astronomiske observationer og dynamisk modellering giver grundlæggende indsigt i strukturen og dynamikken af ​​protoplanetariske diske, og processerne af planetarisk tilvækst, studiet af meteoritter tillader rekonstruktionen af ​​solsystemets tidligste historie med hidtil uset opløsning i tid og rum.

Nylige analytiske fremskridt inden for præcision af isotopforholdsmålinger gør det muligt ikke kun at datere meteoritter med en præcision på under millioner år, men også for at identificere distinkte nukleosyntetiske isotopiske signaturer. Dette gør det muligt for videnskabsmænd at identificere genetiske forbindelser mellem planetariske materialer og hjælper med at begrænse det område af disken, en given meteorit stammer fra.

De fleste meteoritter kommer fra asteroider placeret i hovedasteroidebæltet mellem Mars og Jupiter og er traditionelt blevet set som prøver fra kroppe, der er dannet, hvor de findes i dag. Imidlertid, for nylig, dette perspektiv har ændret sig dramatisk med opdagelsen af ​​en fundamental genetisk dikotomi observeret i de nukleosyntetiske isotopsignaturer af NC- og CC-meteoritter. Denne opdagelse, kombineret med etableringen af ​​en præcis kronologi for ophobningen af ​​meteoritforældrelegemer, har muliggjort integrationen af ​​meteoritiske begrænsninger i store modeller af diskevolution og planetdannelse.

Den ikke-kulstofholdige-kulstofholdige meteoritdikotomi

Nukleosyntetiske isotopanomalier opstår fra den heterogene fordeling af præsolare faser, og i sidste ende afspejler, at solsystemet inkorporerede materiale fra forskellige stjernekilder. Som det fremgår af analyser af præsolare korn indeholdt i primitive meteoritter, solsystemets molekylære sky bestod af materialer med stærkt varierende isotopsammensætninger. Selvom processer inden for solsystemets modermolekylære sky og/eller den cirkumsolare skive homogeniserede disse materialer relativt godt, der eksisterer små heterogeniteter, der er blevet udtaget på skalaen af ​​meteoritkomponenter, bulk meteoritter og planeter. Nukleosyntetiske isotopanomalier er blevet identificeret for mange elementer. Holdet fokuserede på disse elementer (ilt, krom, titanium, molybdæn, nikkel, ruthenium og wolfram), der er mest relevante for definitionen af ​​NC-CC dikotomien og giver den mest detaljerede indsigt i dynamikken i det tidlige solsystem.

"NC-CC dikotomien afspejler højst sandsynligt adskillelsen af ​​det tidlige solsystem i en indre og ydre skive adskilt af Jupiter, sagde Kruijer.

Holdet sagde, at koblingen af ​​kronologien af ​​meteorit-forældre-krop-tilvækst med NC-CC dikotomien giver ny indsigt i dynamikken og storskalastrukturen af ​​den solar protoplanetariske skive, Jupiters dannelses- og væksthistorie og tilvækstdynamikken for jordiske planeter, herunder levering af vand og meget flygtige arter til Jorden.