Blå krystaller i meteoritter viser, at vores sol gik gennem de forfærdelige toere

Vores sols begyndelse er et mysterium. Det brød til for 4,6 milliarder år siden, omkring 50 millioner år før Jorden blev dannet. Da Solen er ældre end Jorden, det er svært at finde fysiske objekter, der var omkring i Solens tidligste dage - materialer, der bærer kemiske optegnelser om den tidlige Sol. Men i en ny undersøgelse i Natur Astronomi , ældgamle blå krystaller fanget i meteoritter afslører, hvordan den tidlige sol var. Og tilsyneladende det havde en ret bøvlet start.

"Solen var meget aktiv i sit tidlige liv - den havde flere udbrud og afgav en mere intens strøm af ladede partikler. Jeg tænker på min søn, han er tre, han er også meget aktiv " siger Philipp Heck, en kurator på Field Museum, professor ved University of Chicago, og forfatter til undersøgelsen. "Næsten intet i solsystemet er gammelt nok til virkelig at bekræfte den tidlige sols aktivitet, men disse mineraler fra meteoritter i Markmuseets samlinger er gamle nok. De er sandsynligvis de første mineraler, der er dannet i solsystemet."

Mineralerne Heck og hans kolleger så på er mikroskopiske isblå krystaller kaldet hibonit, og deres sammensætning bærer øremærker af kemiske reaktioner, der kun ville have fundet sted, hvis den tidlige sol spyttede masser af energiske partikler. "Disse krystaller blev dannet for over 4,5 milliarder år siden og bevarer en optegnelse over nogle af de første begivenheder, der fandt sted i vores solsystem. Og selvom de er så små - mange er mindre end 100 mikron på tværs - var de stadig i stand til at beholde disse meget flygtige ædelgasser, der blev produceret gennem bestråling fra den unge sol for så lang tid siden, " siger hovedforfatter Levke Kööp, en post-doc fra University of Chicago og en tilknyttet Field Museum.

I sine tidlige dage, før planeterne blev dannet, Solsystemet bestod af Solen med en massiv skive af gas og støv spiral omkring den. Området ved solen var varmt. Virkelig varmt - mere end 1, 500 C, eller 2, 700 F. Til sammenligning, Venus, den varmeste planet i solsystemet, med overfladetemperaturer, der er høje nok til at smelte bly, er en sølle 872 F. Da disken afkølet, de tidligste mineraler begyndte at dannes - blå hibonitkrystaller.

"De større mineralkorn fra gamle meteoritter er kun få gange så stor som et menneskehår. Når vi ser på en bunke af disse korn under et mikroskop, Hibonitkornene skiller sig ud som små lyseblå krystaller – de er ret smukke, " siger Andy Davis, en anden medforfatter også tilknyttet Field Museum og University of Chicago. Disse krystaller indeholder elementer som calcium og aluminium.

Da krystallerne var nydannet, den unge sol fortsatte med at blusse, skyder protoner og andre subatomare partikler ud i rummet. Nogle af disse partikler rammer de blå hibonitkrystaller. Når protonerne ramte calcium- og aluminiumatomerne i krystallerne, atomer deler sig i mindre atomer - neon og helium. Og neon og helium forblev fanget inde i krystallerne i milliarder af år. Disse krystaller blev inkorporeret i rumsten, der til sidst faldt til Jorden som meteoritter for forskere som Heck, Køb, og Davis til at studere.

Forskere har tidligere set på meteoritter for bevis på en tidlig aktiv sol. De fandt ikke noget. Men, Kööp bemærker, "Hvis folk i fortiden ikke så det, det betyder ikke, at det ikke var der, det kan betyde, at de bare ikke havde følsomme nok instrumenter til at finde det. "

Denne gang, holdet undersøgte krystallerne med et unikt avanceret massespektrometer i Schweiz – en maskine i garagestørrelse, der kan bestemme objekters kemiske sammensætning. Fastgjort til massespektrometeret, en laser smeltede et lille korn af hibonitkrystal fra en meteorit, frigive helium og neon fanget inde, så de kunne opdages. "Vi fik et overraskende stort signal, tydeligt viser tilstedeværelsen af ​​helium og neon – det var fantastisk, " siger Kööp.

Bits af helium og neon giver det første konkrete bevis på Solens længe formodede tidlige aktivitet. "Det ville være, hvis du kun kendte nogen som en rolig voksen - du ville have grund til at tro, at de engang var et aktivt barn, men intet bevis. Men hvis du kunne gå op på loftet og finde deres gamle ødelagte legetøj og bøger med siderne revet ud, det ville være bevis på, at personen engang var et højenergi-småbarn, " siger Heck.

I modsætning til andre antydninger om, at den tidlige sol var mere aktiv, end den er i dag, der er ingen anden god forklaring på krystallernes make-up. "Det er altid godt at se et resultat, der kan fortolkes klart, " siger Heck. "Jo enklere en forklaring er, jo mere tillid har vi til det. "

"Ud over endelig at finde klare beviser i meteoritter på, at skivematerialer blev direkte bestrålet, vores nye resultater tyder på, at solsystemets ældste materialer oplevede en bestrålingsfase, som yngre materialer undgik. Vi tror, ​​at dette betyder, at der skete en større ændring i det spirende solsystem, efter at hibonitterne var dannet - måske faldt solens aktivitet, eller måske var senere dannede materialer ude af stand til at rejse til de diskområder, hvor bestråling var mulig, ”siger Kööp.

"Det, jeg synes er spændende, er, at dette fortæller os om forholdene i det tidligste solsystem, og bekræfter endelig en langvarig mistanke, " siger Heck. "Hvis vi forstår fortiden bedre, vi får en bedre forståelse af fysikken og kemien i vores naturlige verden."