Kopenhaageni ülikooli Martin Schiller ja Martin Bizzarro ning Berliini loodusmuuseumi vera Assis Fernandes on teinud Päikesesüsteemi jaoks uue mudeli, et selgitada planeetide isotoopse koostise erinevusi. Autorid lükkavad ümber oletuse, et suured ja väikesed objektid kasvasid korraga, kuid erineva kiirusega, ning usuvad, et väikeste kehade kasv lõppes varem kui suurtel.
Peaaegu kõik eksperdid usuvad täna, et Päike ja planeedid moodustati ühest protoplanetaarsest pilvest. 99,9% selle ketta massist langes helendusele. Kui päike purskas, pühkis päikesetuul tähe vahetust lähedusest minema kerge vesiniku ja heeliumi, nii et gaasihiiglased on nüüd Marsi orbiidist kaugemal.
Noore tähe kiirte all paagutati protoplanetaarne tolm graanuliteks, mida nimetatakse kondrolüüsideks. Koos kleepudes moodustasid need graanulid väikesed kivid - chondritid. Muide, just see "ehitusjäätmed" moodustab 90% Maalt leitud meteoriitidest.
Järk-järgult kleepusid chondritid suuremateks ja suuremateks kehadeks - tasapinnalisteks. Gravitatsioon varustas neid värske materjali sissevooluga ja need "embrüod" kasvasid seni, kuni neist suurimateks said planeedid ja ülejäänud - asteroidid. Kui protoplaneetilise ketta kosmilise tolmu varud olid ammendunud, lõppes kehade kasv Päikesesüsteemis.
Klassikaline teooria eeldab, et kõik päikesesüsteemi kehad kasvasid samal ajal, kuid erineva kiirusega. Mida massiivsem on keha, seda võimsam on selle raskusaste ja seda ümbritsevat ainet see kogub, suurendades selle suurust veelgi. See on lumepalli põhimõte ehk teaduslikult positiivne tagasiside. See seadus reguleerib linnade kasvu (inimesed eelistavad minna suurlinnadesse, kus on rohkem raha ja võimalusi, mis paneb neid veelgi kasvama), keelte levimust (mida rohkem inimesi keelt oskab, seda rohkem on stiimuleid selle õppimiseks) jne.
Ülejäänud teooriat kahtluseta lükkavad Schiller ja tema kolleegid selle kasvumudeli tagasi. Nende arvates ei õnnestunud väikestel kehadel kasvada, kuna nad olid materjali kleepumise juba varem lõpetanud (nagu eksperdid ütlevad, akretsioon).
Nagu ajakiri Nature teatab töö ülevaates, inspireerisid autorid Päikesesüsteemi erinevate kehade isotoopse koostise erinevusi. Nimelt uurisid autorid kaltsiumi isotoopide 48Ca ja 44Ca suhet Maal, Marsil, Vesta ning haruldaste meteoriiditüüpide proovides: ureiliidid ja angriidid.
Kui kõik planeedid ja asteroidid moodustati ühest protsessist samast kosmilisest tolmust, siis miks on nende isotoopide suhe erinev? See on tavaliselt seotud erinevate kaugustega Päikesest ja vastavalt erinevate temperatuuridega.
Reklaamvideo:
Autorid leidsid aga, et kaltsiumi isotoopide suhe sõltub taevakeha massist. Maa, Marsi ja Vesta massid on teada astronoomiliste vaatluste põhjal ning objektide ligikaudsed massid, mille fragmentideks on meteoriidid, rekonstrueerisid teadlased "taevaste külaliste" omaduste põhjal.
Isotoopide 48 Ca / 44 Ca sekundi suhet mõõdetakse μ48Ca. See arvutatakse järgmiselt: μ 48 Ca = (48 Ca / 44 Ca taevakeha - 48 Ca / 44 Ca Maa) / (48 Ca / 44 Ca Maa). Kuna isotoopse koostise erinevused on väikesed, mõõdetakse μ 48 Ca osades miljoni kohta (ppm). Määratluse järgi võib Maa μ 48 Ca = 0 ja teiste kehade jaoks see väärtus olla nii positiivne kui ka negatiivne.
Schiller ja tema kolleegid väitsid, et protoplaneetilise ketta sisemisel osal, mis asub Jupiteri praegusel orbiidil, olid madalad μ 48 Ca väärtused (umbes miinus 150 ppm). Sellest materjalist piisas, et planeesimimaalid kasvaksid kere suuruseks - Ureiliitide kodumaa (läbimõõt 200 kilomeetrit).
Siis lakkas mõni neist kehadest kasvama. Need, mis kasvasid jätkuvalt, suurendasid massi juba ketta välimise osa tõttu μ 48 Ca umbes 200 ppm (väärtus on tüüpiline kondrotiitidele, mis moodustasid Jupiteri orbiidist kaugemale). Seetõttu, mida kauem kasv jätkus, seda suurem oli μ 48 Ca lõppväärtus. Vesta, mille läbimõõt on 530 kilomeetrit, on miinus 100 ppm, Marsil - miinus 20 ppm ja Maa, nagu juba mainitud, on 0 ppm.
Mis oli aga jõud, mis mõne nende kehade kasvu lõpetas? See võib olla keeruline planeetide embrüote gravitatsiooniline interaktsioon, muutes nende trajektoore. Praegused planeedid, mille peaaegu ümmargused orbiidid paiknevad protoplaneetilise ketta tasapinnas, tiirutasid tekkiva süsteemi rikkamates piirkondades ja jätkasid seetõttu kasvu. Kaotajad lükkasid pikliku välja ja ehk lamades trajektoori teises tasapinnas, jäid nälga dieedile.
Proovide erineva vanuse kohta tehtud järeldust kinnitab ka radioaktiivsete isotoopide sisaldus dateerimisel.
Siiski ei saa öelda, et uuel mudelil pole probleeme. Näiteks on talle Kuu moodustamisega seoses keerulisi küsimusi. "Vesti. Nauka" (nauka.vesti.ru) rääkis üksikasjalikult Maa kokkupõrkest Theiaga, mis sünnitas meie satelliidi. Tavaliselt arvatakse, et Theia oli oluliselt väiksem kui Maa, kuid autorite teooriast järeldub, et kaks sama massi keha põrkasid kokku. See ei ole kooskõlas mõne teada oleva faktiga.
Lisaks on uuringuid, mis näitavad, et protoplaneetilise ketta välisosast pärinev ainevool peatus Proto-Jupiteri moodustumise tõttu juba selle olemasolu esimestel miljonitel aastatel. Chondriitide koostist pole autori mudeli raames lihtne seletada.
Tõenäoliselt on mõistatust nimega "Päikesesüsteemi kujunemine" puudu veel mitu olulist tükki, ilma milleta pole võimalik ehitada kõigile küsimustele vastavat mudelit.
Anatoli Glyantsev
