Kijk eens naar enkele van de vroegste materialen van het zonnestelsel: de roze kern bestaat uit meliliet, spinel en perovskiet. De veelkleurige rand bevat hiboniet, perovskiet, spinel, meliliet / sodaliet, pyroxeen en olivijn. Deze close-up onthult een deel van een ter grootte van een erwt groot stuk meteoriet, een calcium-aluminiumrijke insluiting, gevormd toen de planeten in ons zonnestelsel nog steeds stofkorrels waren die rond de zon wervelden - en het kan een vroeg deel van het verhaal vertellen over Wat er vervolgens gebeurde.
Meteorieten hebben ruimtelijke wetenschappers al meer dan 100 jaar in verwarring gebracht omdat ze mineralen bevatten die zich alleen in koude omgevingen kunnen vormen, evenals mineralen die zijn veranderd door hete omgevingen. Met name koolstofhoudende chondrieten bevatten chondrulen van millimeterformaat en calcium-aluminiumrijke insluitsels tot centimeters groot, zoals die hierboven zijn getoond, die ooit tot het smeltpunt waren verwarmd en later aan elkaar waren gelast met koud ruimtestof.
"Deze primitieve meteorieten zijn als tijdcapsules en bevatten de meest primitieve materialen in ons zonnestelsel", zegt Justin Simon, een astromateriaalonderzoeker bij het NASA Johnson Space Center in Houston, die de nieuwe studie leidde. 'CAI's zijn enkele van de meest interessante meteorietcomponenten. Ze legden de geschiedenis van het zonnestelsel vast voordat een van de planeten zich vormde en waren de eerste vaste stoffen die condenseerden uit de gasnevel rond onze protosun. '
Voor het nieuwe papier, dat verschijnt in Wetenschap vandaag hebben Simon en zijn collega's een microsonde-analyse uitgevoerd om zuurstofisotopenvariaties te meten in micrometerschaallagen van de kern en de buitenste lagen van het oude graan, naar schatting 4,57 miljard jaar oud.
Al deze calcium-aluminiumrijke insluitsels, of CAI's, zouden zijn ontstaan nabij de protosun, die het nevelgas verrijkte met de isotoop zuurstof-16. In de analyse die voor de nieuwe studie werd geanalyseerd, bleek de overvloed aan zuurstof-16 naar buiten toe af te nemen vanuit het midden van de kern, wat suggereert dat het zich vormde in het binnenste zonnestelsel, waar zuurstof-16 overvloediger was, maar later verder van de zon en verloor zuurstof-16 aan de omgeving 16O-arm gas.
Simon en zijn collega's stellen voor dat de initiële vorming van velgen had kunnen optreden toen insluitsels terugvielen in het middenvlak van de schijf, aangegeven door het gestippelde pad A hierboven; terwijl ze naar buiten migreerden binnen het vlak van de schijf, weergegeven als pad B; en / of als ze golven met hoge dichtheid binnengingen (d.w.z. schokgolven). Shockwaves zouden een redelijke bron zijn voor de impliciete 16O-arm gas, verhoogde stofovermaat en thermische verwarming. De eerste minerale laag buiten de kern had meer zuurstof-16, wat impliceert dat het graan vervolgens was teruggekeerd naar het binnenste zonnestelsel. Buitenrandlagen hadden verschillende isotopensamenstellingen, maar geven in het algemeen aan dat ze ook dichter bij de zon en / of in gebieden waar ze minder werden blootgesteld aan de zon, werden gevormd. 16O-arm gas waaruit de terrestrische planeten zijn gevormd.
De onderzoekers interpreteren deze bevindingen als bewijs dat stofkorrels over grote afstanden reisden terwijl de wervelende protoplanetaire nevel in planeten condenseerde. De enkele stofkorrel die ze hebben bestudeerd, lijkt zich te hebben gevormd in de hete omgeving van de zon, is mogelijk uit het vlak van het zonnestelsel gegooid om terug in de asteroïdengordel te vallen en uiteindelijk weer naar de zon te circuleren.
Deze odyssee is in overeenstemming met enkele theorieën over hoe stofdeeltjes zich vormden in de vroege protoplanetaire nevel, of propylide, en uiteindelijk de vorming van planeten zaaiden.
Misschien wel de meest populaire theorie die de samenstelling van chrondrules en CAI's verklaart, is de zogenaamde X-wind-theorie die is opgesteld door de voormalige UC Berkeley-astronoom Frank Shu. Shu beeldde de vroege protoplanetaire schijf af als een wasmachine, waarbij de krachtige magnetische velden van de zon het gas en het stof ronddraaiden en stofkorrels die bij de zon gevormd waren uit de schijf gooiden.
Eenmaal uit de schijf verdreven, werden de korrels naar buiten geduwd om als regen in het buitenste zonnestelsel te vallen. Deze korrels, zowel flitsverwarmde chondrules als langzaam verwarmde CAI's, werden uiteindelijk samen met onverwarmd stof opgenomen in asteroïden en planeten.
"Er zijn problemen met de details van dit model, maar het is een handig kader om te proberen te begrijpen hoe materiaal dat oorspronkelijk in de buurt van de zon is gevormd, in de asteroïdengordel terecht kan komen", zegt co-auteur Ian Hutcheon, adjunct-directeur van Lawrence Livermore National Laboratory Glenn T. Seaborg Institute.
In termen van de planeten van vandaag, is het graan waarschijnlijk gevormd binnen de baan van Mercurius, naar buiten bewogen door het gebied van planeetvorming naar de asteroïdengordel tussen Mars en Jupiter en vervolgens weer teruggereisd naar de zon.
"Het kan een traject hebben gevolgd dat lijkt op het traject dat wordt gesuggereerd in het X-wind-model," zei Hutcheon. "Hoewel nadat de stofkorrel naar de asteroïdengordel of daarbuiten was gegaan, moest het zijn weg terug vinden. Daar praat het X-wind-model helemaal niet over."
Simon is van plan open te breken en andere CAI's te onderzoeken om te bepalen of deze specifieke CAI (aangeduid als A37) uniek of typisch is.
Bron: Wetenschap en een persbericht van de University of California in Berkeley.
