Forskere afslører nøglespor om solsystemets historie

I et nyt papir offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications Jord og miljø, forskere ved University of Rochester var i stand til at bruge magnetisme til at bestemme, for første gang, da kulstofholdige chondrit-asteroider - asteroider, der er rige på vand og aminosyrer - først ankom til det indre solsystem. Forskningen giver data, der hjælper med at informere videnskabsmænd om solsystemets tidlige oprindelse, og hvorfor nogle planeter, såsom Jorden, blev beboelig og var i stand til at opretholde forhold, der var befordrende for livet, mens andre planeter, såsom Mars, gjorde ikke.

Forskningen giver også videnskabsmænd data, der kan anvendes til opdagelsen af ​​nye exoplaneter.

"Der er særlig interesse i at definere denne historie - med henvisning til det enorme antal af exoplanetopdagelser - for at udlede, om begivenheder kunne have været ens eller anderledes i exo-solsystemer, " siger John Tarduno, William R. Kenan, Jr., Professor ved Institut for Jord- og Miljøvidenskab og dekan for forskning for kunst, Sciences &Engineering hos Rochester. "Dette er en anden del af søgen efter andre beboelige planeter."

Løsning af et paradoks ved hjælp af en meteorit i Mexico

Nogle meteoritter er stykker af affald fra objekter i det ydre rum såsom asteroider. Efter at have brudt fra deres "forældrekroppe, " Disse stykker er i stand til at overleve at passere gennem atmosfæren og til sidst ramme overfladen af ​​en planet eller måne.

At studere magnetiseringen af ​​meteoritter kan give forskerne en bedre idé om, hvornår genstandene er dannet, og hvor de befandt sig tidligt i solsystemets historie.

"Vi indså for flere år siden, at vi kunne bruge magnetismen fra meteoritter afledt af asteroider til at bestemme, hvor langt disse meteoritter var fra solen, da deres magnetiske mineraler blev dannet, " siger Tarduno.

For at lære mere om meteoritternes oprindelse og deres moderkroppe, Tarduno og forskerne studerede magnetiske data indsamlet fra Allende-meteoritten, som faldt til Jorden og landede i Mexico i 1969. Allende-meteoritten er den største kulstofholdige kondritmeteorit, der er fundet på Jorden og indeholder mineraler – calcium-aluminium-indeslutninger – som menes at være de første faste stoffer, der er dannet i solsystemet. Det er en af ​​de mest undersøgte meteoritter og blev i årtier anset for at være det klassiske eksempel på en meteorit fra en primitiv asteroidemoderkrop.

For at bestemme, hvornår genstandene er dannet, og hvor de befandt sig, forskerne måtte først adressere et paradoks om meteoritter, der forvirrede det videnskabelige samfund:hvordan fik meteoritterne magnetisering?

For nylig, en kontrovers opstod, da nogle forskere foreslog, at kulstofholdige kondritmeteoritter som Allende var blevet magnetiseret af en kernedynamo, som Jordens. Jorden er kendt som en differentieret krop, fordi den har en skorpe, kappe, og kerne, der er adskilt af sammensætning og tæthed. Tidligt i deres historie, planetlegemer kan få nok varme, så der er udbredt smeltning, og det tætte materiale - jern - synker til midten.

Nye eksperimenter af Rochester-studerende Tim O'Brien, avisens første forfatter, fandt, at magnetiske signaler fortolket af tidligere forskere faktisk ikke kom fra en kerne. I stedet, O'Brien fandt, magnetismen er en egenskab ved Allendes usædvanlige magnetiske mineraler.

Bestemmelse af Jupiters rolle i asteroide migration

Efter at have løst dette paradoks, O'Brien var i stand til at identificere meteoritter med andre mineraler, der trofast kunne registrere tidlige solsystemmagnetiseringer.

Tardunos magnetiske gruppe kombinerede derefter dette arbejde med teoretisk arbejde fra Eric Blackman, professor i fysik og astronomi, og computersimuleringer ledet af kandidatstuderende Atma Anand og Jonathan Carroll-Nellenback, en beregningsforsker ved Rochester's Laboratory for Laser Energetics. Disse simuleringer viste, at solvinde draperede rundt om tidlige solsystemlegemer, og det var denne solvind, der magnetiserede kroppene.

Ved at bruge disse simuleringer og data, forskerne fastslog, at forældreasteroiderne, hvorfra kulholdige kondritmeteoritter brød af, ankom til Asteroidebæltet fra det ydre solsystem omkring 4, 562 millioner år siden, inden for de første fem millioner år af solsystemets historie.

Tarduno siger, at analyserne og modelleringen giver mere støtte til den såkaldte grand tack-teori om Jupiters bevægelse. Mens videnskabsmænd engang troede, at planeter og andre planetlegemer blev dannet af støv og gas i en ordnet afstand fra solen, i dag indser forskere, at tyngdekraften forbundet med gigantiske planeter – såsom Jupiter og Saturn – kan drive dannelsen og migrationen af ​​planetlegemer og asteroider. Grand tack-teorien antyder, at asteroider blev adskilt af tyngdekraften fra den gigantiske planet Jupiter, hvis efterfølgende migration derefter blandede de to asteroidegrupper.

Han tilføjer, "Denne tidlige bevægelse af kulholdige kondrit-asteroider sætter scenen for yderligere spredning af vandrige legemer - potentielt til Jorden - senere i udviklingen af ​​solsystemet, og det kan være et mønster, der er fælles for exoplanetsystemer."