Co jeśli nasz Układ Słoneczny miał inną generację planet, które uformowały się przed lub obok planet, które mamy dzisiaj? Nowe badanie opublikowane w Nature Communications 17 kwietnia 2018 r. Przedstawia dowody, które mówią, że tak się stało. Planety lub planeta pierwszej generacji zostałyby zniszczone podczas kolizji we wcześniejszych dniach Układu Słonecznego, a znaczna część gruzów została pochłonięta przez formowanie się nowych ciał.
To nie jest nowa teoria, ale nowe badanie dostarcza nowych dowodów na jej poparcie.
Dowody mają postać meteorytu, który rozbił się na Sudanie na Nubijskiej Pustyni w 2008 roku. Meteoryt jest znany jako TC3 2008 lub meteoryt Almahata Sitta. Wewnątrz meteorytu znajdują się małe kryształy zwane nanodiamentami, które zgodnie z tymi badaniami mogły powstać tylko w warunkach wysokiego ciśnienia w czasie wzrostu planety. Kontrastuje to wcześniejsze myślenie wokół tych meteorytów, co sugeruje, że powstały one w wyniku potężnych fal uderzeniowych powstających w zderzeniach między ciałami macierzystymi.
„Wykazujemy, że te duże diamenty nie mogą być wynikiem szoku, ale raczej wzrostu, który miał miejsce na planecie”. - współautor badania Philippe Gillet
Modele formacji planetarnej pokazują, że planety lądowe powstają w wyniku narastania mniejszych ciał w coraz większe ciała. Śledź ten proces wystarczająco długo, a skończysz na planetach takich jak Ziemia. Mniejsze ciała, które łączą się, mają zwykle rozmiar Księżyca i Marsa. Trudno jednak znaleźć dowody na istnienie tych mniejszych ciał.
Jeden rodzaj unikalnego i rzadkiego meteorytu, zwany ureilitem, może dostarczyć dowodów na poparcie modeli, i to właśnie spadło na Ziemię na Pustyni Nubijskiej w 2008 roku. Uważa się, że ureility są pozostałościami zagubionej planety, która powstała pierwsze 10 milionów lat Układu Słonecznego, a następnie zostało zniszczone w wyniku zderzenia.
Ureility różnią się od innych kamienistych meteorytów. Mają wyższy składnik węgla niż inne meteoryty, głównie w postaci wyżej wymienionych nanodiamentów. Naukowcy ze Szwajcarii, Francji i Niemiec zbadali diamenty w 2008 r. TC3 i ustalili, że prawdopodobnie powstały one na małej protoplanecie około 4,55 miliarda lat temu.
Philippe Gillet, jeden ze współautorów badania, powiedział w wywiadzie dla Associated Press: „Wykazujemy, że te duże diamenty nie mogą być wynikiem szoku, ale raczej wzrostu, który miał miejsce na planecie”.
Zgodnie z badaniami przedstawionymi w tym artykule, te nanodiamenty powstały pod ciśnieniem 200 000 barów (2,9 miliona psi). Oznacza to, że tajemnicza planeta-rodzic musiałaby być tak duża jak Merkury, a nawet Mars.
Kluczem do badania jest rozmiar nanodiamentów. Wyniki zespołu wskazują na obecność kryształów diamentu o wielkości nawet 100 mikrometrów. Chociaż od tego czasu nanodiamenty zostały podzielone na segmenty w procesie zwanym grafityzacją, zespół jest przekonany, że są tam te większe kryształy. I mogły powstać jedynie przez statyczny wzrost wysokiego ciśnienia we wnętrzu planety. Fala uderzeniowa podczas zderzenia nie mogła tego zrobić.
Ale ciało macierzyste meteorytu ureilite w badaniu musiałoby zostać zderzone, w przeciwnym razie gdzie to jest? W przypadku tego meteorytu kolizja i wynikająca z niej fala uderzeniowa nadal odgrywały pewną rolę.
Badanie mówi dalej, że zderzenie miało miejsce jakiś czas po utworzeniu ciała rodzica. I to zderzenie spowodowałoby falę uderzeniową, która spowodowała grafityzację nanodiamentów.
Kluczowym dowodem są tak zwane obrazy mikroskopii elektronowej (STEM) o skaningu transmisyjnym o wysokim kącie pierścieniowym ciemnego pola (HAADF), jak pokazano powyżej. Obraz składa się z dwóch obrazów w jednym, przy czym ten po prawej stanowi powiększenie części obrazu po lewej stronie. Z lewej strony kropkowane żółte linie wskazują obszary kryształów diamentu oddzielone od obszarów grafitu. Po prawej stronie znajduje się powiększenie zielonego kwadratu.
Najważniejsze są tutaj ścieżki włączenia. Po prawej stronie ścieżki włączenia są podświetlone pomarańczowymi liniami. Wyraźnie wskazują linie włączenia, które pasują między sąsiadującymi segmentami diamentowymi. Ale linie inkluzji nie są obecne w graficie pośredniczącym. W badaniu naukowcy twierdzą, że jest to „niezaprzeczalny dowód morfologiczny, że inkluzje istniały w diamentie, zanim zostały one rozbite na mniejsze kawałki za pomocą grafityzacji”.
Podsumowując, potwierdza to pogląd, że w pierwszych 10 milionach lat Układu Słonecznego powstała mała planeta wielkości Merkurego i Marsa. Wewnątrz tego ciała powstały duże nanodiamenty w wyniku wzrostu pod wysokim ciśnieniem. W końcu to ciało macierzyste uczestniczyło w zderzeniu, które wywołało falę uderzeniową. Fala uderzeniowa spowodowała następnie grafityzację nanodiamentów.
To intrygujący dowód i pasuje do tego, co wiemy o tworzeniu i ewolucji naszego Układu Słonecznego.
Źródła:
- Duże ciało planetarne wywnioskowane z wtrąceń diamentów w meteorytu ureilite
- Badanie: Diament z nieba mógł pochodzić z „zagubionej planety”
