Может показаться почти невозможным определить, как сформировалась Солнечная система, учитывая, что это произошло примерно 4,5 миллиарда лет назад. К счастью, большая часть обломков, которые остались от процесса формирования, все еще доступна для изучения сегодня, окружая нашу Солнечную систему в форме камней и обломков, которые иногда попадают на Землю.
Среди наиболее полезных осколков - самый старый и наименее измененный тип метеоритов, которые известны как хондриты. Они построены в основном из мелких каменистых зерен, называемых хондрулами, диаметром всего лишь миллиметр.
И теперь ученые получают важные подсказки о том, как развивалась ранняя Солнечная система, благодаря новым исследованиям, основанным на самых точных лабораторных измерениях магнитных полей, захваченных в этих крошечных зернах.
Чтобы сломать его, хондритовые метеориты - это кусочки астероидов, разорванных столкновениями, которые остались относительно неизмененными с тех пор, как они образовались во время рождения Солнечной системы. Содержащиеся в них хондры образовались, когда участки солнечной туманности - пылевые облака, окружающие молодые солнца, - нагревали над точкой плавления породы в течение нескольких часов или даже дней.
Пыль, пойманная в этих «событиях плавления», расплавилась в капли расплавленной породы, которые затем охладились и кристаллизовались в хондры. По мере охлаждения хондр железосодержащие минералы в них намагничивались локальным магнитным полем в газовом облаке. Эти магнитные поля сохраняются в хондрах вплоть до наших дней.
Зерна хондры, магнитные поля которых были картированы в новом исследовании, были получены от метеорита по имени Семаркона, названного в честь города в Индии, куда он упал в 1940 году.
Роджер Фу из Массачусетского технологического института - работает под руководством Бенджамина Вайса - был главным автором исследования; со Стивом Дешем из Школы исследования Земли и космоса при Университете штата Аризона в качестве соавтора.
Согласно исследованию, которое было опубликовано на этой неделе в Наука, Собранные ими измерения указывают на то, что ударные волны, проходящие через облако запыленного газа вокруг новорожденного Солнца, являются основным фактором формирования солнечной системы.
«Измерения, сделанные Фу и Вейссом, поразительны и беспрецедентны», - говорит Стив Деш. «Они не только измерили крошечные магнитные поля в тысячи раз слабее, чем чувствует компас, они также нанесли на карту изменение магнитных полей, записанное метеоритом, миллиметр за миллиметром».
Ученые сосредоточили свое внимание на встроенных магнитных полях, захваченных «пыльными» зернами оливина, которые содержат большое количество железосодержащих минералов. У них было магнитное поле около 54 микротесла, подобное магнитному полю на поверхности Земли (которое колеблется от 25 до 65 микротесла).
По совпадению, многие предыдущие измерения метеоритов также предполагали аналогичную напряженность поля. Но теперь понятно, что эти измерения обнаружили магнитные минералы, которые были загрязнены собственным магнитным полем Земли или даже ручными магнитами, используемыми коллекторами метеоритов.
«Новые эксперименты, - говорит Деш, - исследуют магнитные минералы в хондрах, никогда ранее не измеренные. Они также показывают, что каждая хондра намагничена, как маленький стержневой магнит, но «север» направлен в случайных направлениях ».
Это показывает, говорит он, что они стали намагниченными перед они были встроены в метеорит, а не сидя на поверхности Земли. Это наблюдение, в сочетании с наличием ударных волн во время раннего образования Солнца, рисует интересную картину ранней истории нашей Солнечной системы.
«Мое моделирование событий нагревания показывает, что ударные волны, проходящие через солнечную туманность, - это то, что растопило большинство хондр», - объясняет Деш. В зависимости от силы и размера ударной волны фоновое магнитное поле может усиливаться до 30 раз. «Учитывая измеренную напряженность магнитного поля около 54 микротесла, - добавил он, - это показывает, что фоновое поле в туманности, вероятно, находилось в диапазоне от 5 до 50 микротесла».
Существуют и другие идеи о том, как могли образоваться хондры, в том числе магнитные вспышки над солнечной туманностью или прохождение солнечного магнитного поля. Но эти механизмы требуют более сильных магнитных полей, чем было измерено в образцах Семаркона.
Это подтверждает идею о том, что потрясения расплавили хондру в солнечной туманности примерно в месте расположения современного пояса астероидов, который находится примерно в два-четыре раза дальше от Солнца, чем орбиты Земли.
Деш говорит: «Это первое действительно точное и надежное измерение магнитного поля в газе, из которого образовались наши планеты».
