Datering af solsystemets gigantiske planets orbital ustabilitet ved hjælp af enstatitmeteoritter

Beviser fra fragmenterne af en ødelagt asteroide tyder på, at skiftet i positionerne af de gigantiske planeter i vores solsystem for milliarder af år siden skete mellem 60-100 millioner år efter solsystemets dannelse og kunne have været nøglen til dannelsen af ​​vores måne .

Rumforskere ledet af University of Leicester har kombineret beviser fra simuleringer, observationer og analyser af meteoritter for at genskabe den orbitale ustabilitet forårsaget, da vores solsystems gigantiske planeter flyttede ind på deres nuværende placeringer, kendt i 20 år som Nice-modellen.

Resultaterne er publiceret i tidsskriftet Science og præsenteret på European Geological Union General Assembly i Wien.

I begyndelsen af ​​solsystemet havde de gigantiske planeter – Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun – mere cirkulære og mere kompakte baner, end de har i dag. Tidligere forskning har fastslået, at orbital ustabilitet i solsystemet ændrede den orbitale konfiguration og forårsagede, at mindre planetesimaler blev spredt. Mange af disse kolliderede med de indre jordiske planeter i det, forskerne har kaldt det sene tunge bombardement.

Hovedforfatter Dr. Chrysa Avdellidou fra University of Leicester School of Physics and Astronomy sagde:"Spørgsmålet er, hvornår skete det? Disse planeters kredsløb destabiliserede på grund af nogle dynamiske processer og indtog derefter deres endelige positioner, som vi ser i dag. Hver timing har en anden implikation, og det har været et stort spørgsmål om debat i samfundet."

"Det, vi har forsøgt at gøre med dette arbejde, er ikke kun at lave en ren dynamisk undersøgelse, men at kombinere forskellige typer undersøgelser, der forbinder observationer, dynamiske simuleringer og undersøgelser af meteoritter."

De fokuserede på en type meteorit kendt som enstatitkondritter, som har en meget lignende sammensætning som Jorden og meget lignende isotopforhold, hvilket betyder, at de blev dannet i vores nabolag. Ved at lave spektroskopiske observationer ved hjælp af jordbaserede teleskoper knyttede de disse meteoritter til deres kilde:en familie af fragmenter i asteroidebæltet kendt som Athor.

Dette tyder på, at Athor oprindeligt var meget større og dannet tættere på solen, og at den led en kollision, der reducerede dens størrelse ud af asteroidebæltet.

For at forklare, hvordan Athor endte i asteroidebæltet, testede forskerne forskellige scenarier ved hjælp af dynamiske simuleringer og konkluderede, at den mest sandsynlige forklaring var den gravitationelle ustabilitet, der flyttede de gigantiske planeter til deres nuværende kredsløb. Analyse af meteoritterne viste, at dette ikke skete tidligere end 60 millioner år efter, at solsystemet begyndte at dannes.

Tidligere beviser fra asteroider i Jupiters kredsløb har også sat begrænsninger på, hvor sent denne begivenhed fandt sted, hvor forskere konkluderede, at gravitationel ustabilitet må have fundet sted mellem 60 og 100 millioner år efter solsystemets fødsel for 4,56 milliarder år siden.

Tidligere beviser har vist, at Jordens måne blev dannet i denne periode, med en hypotese, at en planetesimal kendt som Theia kolliderede med Jorden, og affald fra denne kollision dannede månen.

Timing af den orbitale ustabilitet er vigtig, da den bestemmer, hvornår nogle af de velkendte træk ved vores solsystem vil udvikle sig – og kan endda have haft en indflydelse på vores planets beboelighed.

Dr. Avdellidou tilføjede:"Det er som om du har et puslespil, du forstår, at noget burde være sket, og du forsøger at placere begivenheder i den rigtige rækkefølge for at skabe det billede, du ser i dag. Det nye med undersøgelsen er, at vi ikke er laver kun rene dynamiske simuleringer, eller kun eksperimenter, eller kun teleskopiske observationer."

"Der var engang fem indre planeter i vores solsystem og ikke fire, så det kunne have konsekvenser for andre ting, som hvordan vi danner beboelige planeter. Spørgsmål som, hvornår præcist kom objekter og leverede flygtige organiske stoffer til vores planet til Jorden og Mars? "

Marco Delbo, medforfatter af undersøgelsen og forskningsdirektør ved Nice Observatory i Frankrig, sagde:"Timingen er meget vigtig, fordi en masse planetesimaler befolkede vores solsystem i begyndelsen. Og ustabiliteten fjerner dem, så hvis det sker 10 millioner år efter begyndelsen af ​​solsystemet rydder du planetesimalerne med det samme, mens hvis du gør det efter 60 millioner år, har du mere tid til at bringe materialer til Jorden og Mars."

Flere oplysninger: Chrysa Avdellidou et al., Datering af solsystemets gigantiske planets orbitale ustabilitet ved hjælp af enstatitmeteoritter, Science (2024). DOI:10.1126/science.adg8092

Journaloplysninger: Videnskab

Leveret af University of Leicester