В протопланетном диске Солнечной системы мог существовать огромный разрыв

Новая работа астрономов показывает, что таинственный разрыв в газопылевом диске на заре Солнечной системе находился недалеко от нынешнего пояса астероидов.

Исследователи проанализировали древние метеориты и нашли объяснение «изотопной дихотомии» — строгого деления некоторых небесных тел на две группы по соотношению изотопов в них. Оказалось, что дело в разрыве в протопланетном диске, который существовал в Солнечной системе 4,5 миллиарда лет назад

Протопланетный диск представляет собой структуру из пыли и газа, которая вращается вокруг звезды и в конечном итоге формирует планеты. Из этого диска сформировалась и Земля и Юпитер, и другие планеты нашей системы. На сегодня эти общепринятые теории подтверждены огромным количеством измерений и наблюдений. Однако некоторые детали того, как именно из дисков возникали планеты, остаются неизвестными.

За последнее десятилетие наблюдения показали, что полости, промежутки и кольца часто встречаются в дисках вокруг молодых звезд. Поэтому в новой работе ученые решили проверить, имело ли место такое же явление в ранней Солнечной системе. Для этого они анализировали состав и возраст метеоритов, которые падали на Землю.

За последнее десятилетие ученые наблюдали интересную разницу в составе этих небесных тел. Все их можно было разделить лишь на две группы по соотношениям изотопов элементов в них. Редко когда можно встретить целую группу небесных тел с идентичным изотопным составом. Ученые предположили, что эта «изотопная дихотомия» может быть результатом разрыва в протопланетном диске ранней Солнечной системы, но прямых подтверждений этого разрыва ученые не находили.

Авторы анализировали метеориты на наличие признаков древних магнитных полей. По мере того как молодая планетная система обретает форму, сила и направление ее магнитного поля могут меняться в зависимости от различных процессов внутри газопылевого диска. Когда древняя пыль собралась в зерна, известные как хондры, электроны внутри хондр выровнялись с магнитным полем, в котором они образовались.

Исследователи проанализировали хондры размером около 100 микрон из двух углеродистых метеоритов, которые были обнаружены в Антарктиде. Используя высокоточный микроскоп SQUID, команда определила исходное, древнее магнитное поле каждого хондра. Ученые обнаружили, что напряженность поля этих частиц была сильнее, чем у зерен более ранних неуглеродистых метеоритов. По мере того как формируются молодые планетные системы, ученые ожидают, что сила магнитного поля должна уменьшаться с удалением от Солнца.

Напротив, исследователи обнаружили, что у удаленных хондр было более сильное магнитное поле, около 100 микротесел, по сравнению с полем в 50 микротесел в более близких хондрах. Тогда авторы решили смоделировать различные сценарии, которые могли привести к такому исходу и пришли к выводу, что наиболее вероятным объяснением несоответствия в скорости аккреции является наличие разрыва между внутренней и внешней областями, что могло бы уменьшить количество газа и пыли, поступающих к Солнцу из внешних областей.

Статья астрономов опубликована в журнале Science Advances.