Ustalenie, jak powstał Układ Słoneczny, może wydawać się prawie niemożliwe, biorąc pod uwagę, że stało się to około 4,5 miliarda lat temu. Na szczęście znaczna część szczątków, które pozostały z procesu formacji, jest nadal dostępna do badań, krążąc wokół naszego Układu Słonecznego w postaci skał i gruzów, które czasami przedostają się na Ziemię.
Do najbardziej przydatnych fragmentów gruzu należą najstarsze i najmniej zmienione typy meteorytów, które są znane jako chondryty. Są zbudowane głównie z małych kamienistych ziaren, zwanych chondrule, które mają zaledwie milimetrową średnicę.
A teraz naukowcy otrzymują ważne wskazówki, jak ewoluował wczesny Układ Słoneczny, dzięki nowym badaniom opartym na najdokładniejszych pomiarach laboratoryjnych kiedykolwiek wykonanych z pól magnetycznych uwięzionych w tych drobnych ziarnach.
Aby to rozbić, meteoryty chondrytowe to fragmenty asteroid - odłamanych przez zderzenia - które pozostały względnie niezmodyfikowane, odkąd powstały podczas narodzin Układu Słonecznego. Zawarte w nich chondrule powstały, gdy płaty mgławicy słonecznej - obłoki pyłu otaczające młode słońca - były ogrzewane powyżej temperatury topnienia skały przez wiele godzin, a nawet dni.
Pył wychwycony przez te „stopienia” został stopiony w kropelki stopionej skały, która następnie ochłodziła się i skrystalizowała w chondrule. W miarę schładzania chondrule minerały zawierające żelazo uległy magnetyzacji przez lokalne pole magnetyczne w chmurze gazowej. Te pola magnetyczne są zachowane w chondrule do dnia dzisiejszego.
Ziarna chondrule, których pola magnetyczne zostały zmapowane w nowym badaniu, pochodziły z meteorytu o nazwie Semarkona - nazwanego tak od miasta w Indiach, gdzie spadło w 1940 r.
Roger Fu z MIT - pracujący pod kierunkiem Benjamina Weissa - był głównym autorem opracowania; ze współautorem Steve'a Descha z School of Earth and Space Exploration ze Stanowego Uniwersytetu Arizony.
Według badania, które zostało opublikowane w tym tygodniu w Nauka, zgromadzone przez nich pomiary wskazują na fale uderzeniowe przemieszczające się przez chmurę zapylonego gazu wokół nowonarodzonego słońca jako główny czynnik w tworzeniu układu słonecznego.
„Pomiary wykonane przez Fu i Weissa są zdumiewające i bezprecedensowe” - mówi Steve Desch. „Nie tylko zmierzyli maleńkie pola magnetyczne tysiące razy słabsze niż odczuwa kompas, ale także zmapowali zmienność pól magnetycznych zarejestrowanych przez meteoryt, milimetr po milimetrze”.
Naukowcy skupili się w szczególności na osadzonych polach magnetycznych wychwytywanych przez „zakurzone” ziarna oliwinu, które zawierają obfite minerały zawierające żelazo. Miały one pole magnetyczne około 54 mikrotesli, podobne do pola magnetycznego na powierzchni Ziemi (w zakresie od 25 do 65 mikrotesli).
Przypadkowo wiele wcześniejszych pomiarów meteorytów sugerowało również podobną siłę pola. Teraz jednak rozumie się, że pomiary te wykryły minerały magnetyczne, które zostały zanieczyszczone przez własne pole magnetyczne Ziemi, a nawet z magnesów ręcznych używanych przez kolektory meteorytów.
„Nowe eksperymenty” - mówi Desch - „badają minerały magnetyczne w chondrulach, których nigdy wcześniej nie mierzono. Pokazują również, że każda chondruła jest namagnesowana jak mały magnes prętowy, ale z „północą” skierowaną w losowych kierunkach ”.
To pokazuje, jak mówi, że zostały namagnesowane przed zostały wbudowane w meteoryt, a nie podczas siedzenia na powierzchni Ziemi. Ta obserwacja, w połączeniu z obecnością fal uderzeniowych podczas wczesnego formowania się Słońca, przedstawia interesujący obraz wczesnej historii naszego Układu Słonecznego.
„Moje modelowanie zjawisk nagrzewania pokazuje, że fale uderzeniowe przechodzące przez mgławicę słoneczną topią większość chondrule”, wyjaśnia Desch. W zależności od siły i wielkości fali uderzeniowej, pole magnetyczne tła może zostać wzmocnione nawet 30 razy. „Biorąc pod uwagę zmierzoną siłę pola magnetycznego około 54 mikrotesli”, dodał, „pokazuje to, że pole tła w mgławicy było prawdopodobnie w zakresie od 5 do 50 mikrotesli”.
Istnieją inne pomysły na to, jak mogą powstać chondrule, niektóre z nich obejmują rozbłyski magnetyczne nad mgławicą słoneczną lub przejście przez pole magnetyczne słońca. Ale te mechanizmy wymagają silniejszych pól magnetycznych niż te, które zostały zmierzone w próbkach Semarkona.
Potwierdza to pogląd, że wstrząsy topiły chondrule w mgławicy słonecznej w miejscu dzisiejszego pasa asteroid, który leży około dwa do czterech razy dalej od Słońca niż orbity Ziemi.
Desch mówi: „To pierwszy naprawdę dokładny i niezawodny pomiar pola magnetycznego w gazie, z którego powstały nasze planety”.
