Hvornår blæste solen soltågen væk?

Historien om vores solsystems oprindelse er ret velkendt. Det går sådan her:Solen begyndte som en protostjerne i sin "soltåge" for over 4,5 milliarder år siden. I løbet af flere millioner år dukkede planeterne op fra denne tåge, og den forsvandt. Selvfølgelig er djævelen i detaljerne. For eksempel, præcis hvor længe holdt den protoplanetariske skive, der fødte planeterne? En nylig artikel indsendt til Journal of Geophysical Research ser nærmere på den planetariske fødselsvuggestue. Det viser især, hvordan meteoritternes magnetisme er med til at fortælle historien.

Om den soltåge

For omkring 5 milliarder år siden var vores kvarter i galaksen en tåge lavet af brintgas og noget støv. Det gav kimen til det, der blev vores solsystem. På en eller anden måde begyndte en del af denne molekylære sky at klumpe sig på sig selv. Måske sendte en forbipasserende stjerne chokbølger og krusninger gennem støvet og fik det til at komprimere. Eller måske gjorde en nærliggende supernova gerningen. Uanset hvad der skete, startede det fødselsprocessen for protostjernen, som til sidst blev til solen.

Under sin fødselsproces gik spædbarnssolen i sin fødselsdag gennem det, der kaldes T Tauri-fasen. Det blæste ekstremt varme vinde fyldt med protoner og neutrale heliumatomer ud i rummet. Samtidig faldt noget af materialet stadig ned på stjernen.

Mens alt det skete, var skyen i bevægelse og fladede ud som en pandekage. Tænk på det som en tilvækstskive, der føder materiale ind i midten, hvor stjernen blev dannet. Ikke kun var det fyldt med frø fra planeter, men det var også gevind med et magnetfelt. Denne aktive disk er der, hvor planeterne blev dannet. De startede som støvklumper, der klæbede sig til hinanden og blev til sten på størrelse med småsten. Disse klipper styrtede sammen for at danne større og større konglomerationer kaldet planetesimals. Disse støder til gengæld sammen og danner planeter. Det er den eksekutive oversigt over solsystemets dannelse. Men for at få flere detaljer er videnskabsmænd nødt til at grave lidt mere.

Undersøgelse af klipper fra soltågen

Når først planeterne blev født, hvad skete der så med resten af ​​tågen? I 2017 rapporterede planetforskeren Huapei Wang og samarbejdspartnere om deres undersøgelser af meteoritter tilbage til den tid. De fandt ud af, at soltågen var ryddet omkring fire millioner år efter solsystemets dannelse.

Et hold videnskabsmænd, ledet af Cauê S. Borlina fra Johns Hopkins University og MIT, spekulerede på, om systemet ryddede ud på én gang. Eller skete det over to separate tidsskalaer? For at svare på det, vendte holdet sig til en karakteristik kaldet "soltåge paleomagnetisme." Det er en smart måde at sige, at der var et magnetfelt i tågen. Meteoroider dannet i tågen på det tidspunkt (kaldet kulholdige kondritter) indeholder aftryk af dette felt. Borlina og holdet spekulerede i, at der var en tidsplan for det indre solsystem og en for de ydre regioner. Men hvordan finder man ud af med sikkerhed, hvad den tidsplan var? Disse magnetfeltaftryk havde nogle spor.

De klipper, der blev dannet i tågen, skulle vise et magnetisk aftryk, der afspejler de magnetiske felter på det tidspunkt. Dem, der blev dannet efter at tågen blev ryddet, ville ikke vise meget (eller noget) magnetisk fingeraftryk. De ville registrere magnetismen (eller manglen på den) af det tidspunkt og det sted.

Magnetisme i urbjergarter

Borlinas hold undersøgte meteoritter fundet i Antarktis i slutningen af ​​1977/78 og 2008. Disse klipper er lavet af et oprindeligt materiale kaldet "kulstofholdig kondrit", der blev dannet tidligt i solsystemets historie. Holdet fokuserede på magnetit (et jernoxidmineral) fundet i hver prøve. Magnetit "registrerer" det, der kaldes "remanent magnetisering" påført af tilstedeværelsen af ​​det lokale felt. Derefter sammenlignede de med andre palæomagnetiske undersøgelser af visse sten kaldet "angrites", som ikke var magnetiseret. Formentlig er disse dannet efter soltågen (og dens iboende magnetiske felter) var forsvundet.

Den videre analyse gav en tidsramme for rydning af det indre og ydre solsystem. For den indre region (1-3 AU, fra omtrent Jordens kredsløb til den ydre grænse af Asteroidebæltet) fandt holdet, at tågespredningen skete omkring 3,7 millioner år efter dannelsen af ​​solsystemet. Det tog yderligere 1,5 millioner år at rydde det ydre solsystem.

Det stemmer overens med det tidligere estimat på omkring 4 millioner år for hele sweep. Næste skridt vil være at få mere præcise aldre fra meteoritter generelt. Det burde hjælpe videnskabsmænd med at sætte nogle mere konkrete begrænsninger på den faktiske spredningstidslinje. Især ønsker holdet at udføre mere eksperimentelt arbejde med magnetitprøver i forskellige familier af disse kondritter. Det vil lade dem finde ud af præcis, hvornår klipperne fik aftryk af magnetiske felter.

Konsekvenser for andre solsystemer

Ideen om at bruge sten til at "datere" soltågen og dens spredning har konsekvenser for protoplanetariske skiver omkring andre stjerner. Det tyder på, at de fleste sådanne diske gennemgår en udvikling i to tidsskalaer. Kombiner det med tidligere arbejde, der viser, at protoplanetariske skiver har understrukturer, og vi har nu mere indsigt i de kaotiske forhold kort efter fødslen af ​​vores sol og planeter. + Udforsk yderligere

Hubble finder, at flammen Nebulas brændende stjerner kan standse planetdannelsen