היווצרות מערכת השמש שלנו כללה הצטברות של גז ואבק לתוך דיסק פרוטופלנטרי, כאשר מטאוריטים מספקים תובנות מפתח לגבי ההרכב המוקדם שלה. הגילוי של מתכות עקשנות במטאוריטים של דיסק חיצוני סותר מודלים קודמים, מה שמצביע על מבנה דיסק מורכב יותר המושפע מכוח הכבידה של צדק, שעזר ללכוד מתכות אלו. קרדיט: twoday.co.il.com
שברים מהקוסמוס המוקדם עוזרים לפענח את תעלומת לידתה של מערכת השמש שלנו.
- מטאוריטי ברזל הם שרידים של הליבות המתכתיות של האסטרואידים המוקדמים ביותר במערכת השמש שלנו. מטאוריטי ברזל מכילים מתכות עקשנות, כמו אירידיום ופלטינה, שנוצרו ליד השמש אך הועברו למערכת השמש החיצונית.
- מחקר חדש מראה שכדי שזה קרה, הדיסק הפרוטו-פלנטרי של מערכת השמש שלנו היה צריך להיות בצורת סופגנייה מכיוון שהמתכות העמידות לא יכלו לחצות את הפערים הגדולים בדיסק בצורת מטרה של טבעות קונצנטריות.
- המאמר מציע שהמתכות העקשניות נעו החוצה כשהדיסק הפרוטופלנטרי התרחב במהירות, ונלכדו במערכת השמש החיצונית על ידי צדק.
"מטאוריטי ברזל הם אבני חן נסתרות. ככל שנלמד יותר על מטאוריטי ברזל, כך הם חושפים את תעלומת לידתה של מערכת השמש שלנו", אמר המדען הפלנטרי של UCLA, בידונג ג'אנג. קרדיט: UCLA Meteorite Gallery
מקורות מערכת השמש
לפני ארבעה וחצי מיליארד שנים, מערכת השמש שלנו הייתה ענן של גז ואבק שמתערבל סביב השמש, עד שהגז החל להתעבות ולהצטבר יחד עם אבק ליצירת אסטרואידים וכוכבי לכת. איך נראה חדר הילדים הקוסמי הזה, המכונה דיסק פרוטופלנטרי, וכיצד הוא היה בנוי? אסטרונומים יכולים להשתמש בטלסקופים כדי "לראות" דיסקים פרוטו-פלנטריים הרחק ממערכת השמש הבוגרה הרבה יותר שלנו, אבל אי אפשר לראות איך זה יכול היה להיראות בחיתוליה – רק חייזר במרחק מיליארדי שנות אור יוכל לראות את זה. כפי שהיה פעם.
רמזים מטאוריים להתחלות שמש
למרבה המזל, החלל שמט כמה רמזים – שברי עצמים שנוצרו בתחילת ההיסטוריה של מערכת השמש וצללו דרך האטמוספירה של כדור הארץ, הנקראים מטאוריטים. הרכב המטאוריטים מספר סיפורים על הולדת מערכת השמש, אך סיפורים אלו מעלים לרוב יותר שאלות מתשובות.
במאמר שפורסם ב הליכים של האקדמיה הלאומית למדעיםצוות של מדענים פלנטריים מ UCLA והמעבדה לפיזיקה יישומית של אוניברסיטת ג'ונס הופקינס מדווחת כי מתכות עקשנות, המתעבות בטמפרטורות גבוהות, כמו אירידיום ופלטינה, היו נפוצות יותר במטאוריטים שנוצרו בדיסק החיצוני, שהיה קר ורחוק מהשמש. מתכות אלו היו אמורות להיווצר קרוב לשמש, שם הטמפרטורה הייתה גבוהה בהרבה. האם היה מסלול שהעביר את המתכות הללו מהדיסק הפנימי אל החיצוני?
דיסק פרוטופלנטרי בצורת סופגניה WSB 52. קרדיט: שון אנדרוז, ג'יין הואנג, לורה פרז ועוד. 2018
מטאוריטים מוקדמים והיווצרות פלנטרית
רוב המטאוריטים נוצרו במיליוני השנים הראשונות של ההיסטוריה של מערכת השמש. כמה מטאוריטים, הנקראים כונדריטים, הם קונגלומרטים לא מומסים של דגנים ואבק שנשארו מהיווצרות כוכבי לכת. מטאוריטים אחרים חוו מספיק חום כדי להתמוסס בזמן שהאסטרואידים האבים שלהם נוצרו. כאשר האסטרואידים הללו נמסו, חלק הסיליקט והחלק המתכתי נפרדו בגלל השוני בצפיפות שלהם, בדומה לאופן שבו מים ושמן אינם מתערבבים.
כיום, רוב האסטרואידים נמצאים בחגורה עבה ביניהם מַאְדִים ויופיטר. מדענים חושבים שכוח המשיכה של צדק שיבש את מהלך האסטרואידים הללו, וגרם לרבים מהם להתנפץ זה בזה ולהתפרק. כאשר חלקים מהאסטרואידים הללו נופלים לכדור הארץ ומתגלים, הם נקראים מטאוריטים.
המסע הבלתי רגיל של מתכות חסינות
מטאוריטי ברזל הם מהליבות המתכתיות של האסטרואידים המוקדמים ביותר, עתיקים יותר מכל סלעים או עצמים שמימיים אחרים במערכת השמש שלנו. הברזלים מכילים איזוטופים מוליבדן המצביעים על מיקומים רבים ושונים על פני הדיסק הפרוטופלנטרי שבו נוצרו המטאוריטים הללו. זה מאפשר למדענים ללמוד איך היה ההרכב הכימי של הדיסק בחיתוליו.
מחקרים קודמים שבהם השתמשו במערך Atacama Large Millimeter/submillimeter בצ'ילה מצאו דיסקים רבים סביב כוכבים אחרים הדומים לטבעות קונצנטריות, כמו לוח חצים. הטבעות של דיסקים פלנטריים אלה, כמו HL Tau, מופרדות על ידי פערים פיזיים, כך שסוג זה של דיסק לא יכול היה לספק נתיב להעביר את המתכות העקשניות הללו מהדיסק הפנימי אל החיצוני.
תמונת מערך של Atacama Large Millimeter/submillimeter של הדיסק הפרוטופלנטרי סביב הכוכב הצעיר HL Tauri. קרדיט: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NSF
תפקידו של יופיטר בלכידת מתכות
המאמר החדש טוען שלדיסק הסולארי שלנו כנראה לא היה מבנה טבעת ממש בהתחלה. במקום זאת, הדיסק הפלנטרי שלנו נראה יותר כמו סופגניה, ואסטרואידים עם גרגרי מתכת עשירים במתכות אירידיום ופלטינה נדדו אל הדיסק החיצוני כשהיא התרחבה במהירות.
אבל זה עימת את החוקרים עם חידה נוספת. לאחר התפשטות הדיסק, כוח הכבידה היה צריך למשוך את המתכות הללו בחזרה אל השמש. אבל זה לא קרה.
תובנות ממטאוריטי הברזל
"ברגע שיופיטר נוצר, סביר להניח שהוא פתח פער פיזיקלי שלכד את מתכות האירידיום והפלטינה בדיסק החיצוני ומנע מהם ליפול אל השמש", אמר המחבר הראשון בידונג ג'אנג, מדען פלנטרי מאוניברסיטת UCLA. "מתכות אלו שולבו מאוחר יותר באסטרואידים שנוצרו בדיסק החיצוני. זה מסביר מדוע למטאוריטים שנוצרו בדיסקה החיצונית – כונדריטים פחמניים ומטאוריטי ברזל מסוג פחמן – יש תכולת אירידיום ופלטינה גבוהה בהרבה מאשר בני גילם בדיסק הפנימי".
ג'אנג ומשתפי הפעולה שלו השתמשו בעבר במטאוריטים מברזל כדי לשחזר את אופן הפצת המים בדיסק הפרו-פלנטרי.
"מטאוריטי ברזל הם אבני חן נסתרות. ככל שאנו לומדים יותר על מטאוריטי ברזל, כך הם פותרים את תעלומת לידתה של מערכת השמש שלנו", אמר ג'אנג.
