Martins Šillers un Martins Bizzarro no Kopenhāgenas Universitātes un Vera Assis Fernandes no Berlīnes Dabas vēstures muzeja ir ierosinājuši jaunu Saules sistēmas modeli, lai izskaidrotu atšķirības planētu izotopiskajā sastāvā. Autori noraida pieņēmumu, ka lieli un mazi objekti aug vienlaicīgi, bet ar atšķirīgu ātrumu, un uzskata, ka mazo ķermeņu augšana beidzās agrāk nekā lielo.
Gandrīz visi eksperti šodien uzskata, ka Saule un planētas tika veidotas no viena protoplanētu mākoņa. 99,9% no šī diska masas nokrita uz gaismas. Kad saule uzliesmoja, saules vējš no tiešās zvaigznes tuvās vietas aiznesa vieglu ūdeņradi un hēliju, tāpēc gāzes giganti tagad atrodas ārpus Marsa orbītas.
Zem jaunas zvaigznes stariem protoplanetārie putekļi tika saķepināti granulās, ko sauc par chondrules. Pieturoties kopā, no šīm granulām izveidojās mazi akmeņi - hondrīti. Starp citu, tieši šie "celtniecības atkritumi" veido 90% no Zemes atrastajiem meteorītiem.
Pamazām hondrīti salipās lielākos un lielākos ķermeņos - plaknesimālos. Smagums nodrošināja viņiem svaiga materiāla pieplūdumu, un šie "embriji" auga līdz lielākie no tiem kļuva par planētām, bet pārējie - par asteroīdiem. Kad tika iznīcinātas kosmisko putekļu rezerves protoplanetārajā diskā, ķermeņu augšana Saules sistēmā beidzās.
Klasiskā teorija pieņem, ka visi Saules sistēmas ķermeņi auga vienlaicīgi, bet ar atšķirīgu ātrumu. Jo masīvāks būs ķermenis, jo jaudīgāks būs tā smagums un apkārtējo vielu tā savāks, kā rezultātā vēl vairāk palielinās tā izmēru. Tas ir sniegapika princips vai, zinātniski, pozitīvas atsauksmes. Šis likums regulē pilsētu izaugsmi (cilvēki dod priekšroku doties uz lielpilsētām, kur ir vairāk naudas un iespēju, kas liek tām augt vēl vairāk), valodu izplatību (jo vairāk cilvēku zina valodu, jo vairāk stimulu to apgūt) utt.
Neapšaubot pārējo teoriju, Šillers un viņa kolēģi noraida šo izaugsmes modeli. Viņuprāt, mazajiem ķermeņiem neizdevās izaugt, jo viņi bija pabeiguši materiāla saķeri agrāk (kā saka eksperti, akrecija).
Kā žurnāls Nature ziņo pārskatā par darbu, autorus iedvesmoja atšķirības Saules sistēmas dažādu ķermeņu izotopiskajā sastāvā. Proti, autori pētīja kalcija izotopu 48Ca un 44Ca attiecību uz Zemes, Marsa, Rietumiem un reto meteorītu veidu paraugos: ureilīti un angrīti.
Ja visas planētas un asteroīdi tika veidoti vienā procesā no tiem pašiem kosmiskajiem putekļiem, kāpēc šo izotopu attiecība ir atšķirīga? Tas parasti ir saistīts ar dažādiem attālumiem līdz Saulei un attiecīgi ar dažādām temperatūrām.
Reklāmas video:
Tomēr autori atklāja, ka kalcija izotopu attiecība ir atkarīga no debess ķermeņa masas. Zemes, Marsa un Vesta masas ir zināmas no astronomiskiem novērojumiem, un aptuvenās objektu masas, kuru fragmenti ir meteorīti, zinātnieki rekonstruēja, balstoties uz "debesu viesu" īpašībām.
Izotopu 48 Ca / 44 Ca sekundes attiecību mēra ar μ48Ca. To aprēķina šādi: μ 48 Ca = (48 Ca / 44 Ca debess ķermenis - 48 Ca / 44 Ca Zeme) / (48 Ca / 44 Ca Zeme). Sakarā ar to, ka atšķirības izotopu sastāvs ir mazs, μ 48 Ca mēra pa daļām uz miljonu (ppm). Pēc definīcijas Zemei μ 48 Ca = 0 un citiem ķermeņiem šī vērtība var būt gan pozitīva, gan negatīva.
Šillers un kolēģi ierosināja, ka protoplanētiskā diska iekšējai daļai, kas atrodas Jupitera pašreizējās orbītas iekšpusē, bija zemas μ 48 Ca vērtības (apmēram mīnus 150 ppm). Šis materiāls bija pietiekams, lai planetesimals izaugtu līdz ķermeņa lielumam - Ureilītu dzimtenei (200 kilometru diametrā).
Tad daži no šiem ķermeņiem pārstāja augt. Tie, kas turpināja augt, palielināja masu jau diska ārējās daļas dēļ ar μ 48 Ca apmēram 200 ppm (vērtība, kas raksturīga hondritiem, kas veidojās ārpus Jupitera orbītas). Tāpēc, jo ilgāk izaugsme turpinājās, jo lielāka bija μ 48 Ca gala vērtība. Vesta, kas apstājusies 530 kilometru diametrā, ir mīnus 100 ppm, Marss - mīnus 20 ppm, un Zeme, kā jau minēts, ir 0 ppm.
Tomēr kāds bija spēks, kas dažiem no šiem ķermeņiem lika augt? Tā varētu būt sarežģīta gravitācijas mijiedarbība starp “planētu embrijiem”, mainot to trajektorijas. Pašreizējās planētas ar gandrīz apļveida orbītām, kas atrodas protoplanētiskā diska plaknē, apceļoja topošās sistēmas bagātākos reģionus un tāpēc turpināja augt. Zaudētāji tomēr izstūma uz iegarenu un, iespējams, guļot citā trajektorijas plaknē, palika badā.
Secinājumu par dažādajiem paraugu vecumiem apstiprina arī datēšana ar radioaktīvo izotopu saturu.
Tomēr nevar teikt, ka jaunajam modelim nav problēmu. Piemēram, viņai ir sarežģīti jautājumi saistībā ar mēness veidošanos. "Vesti. Nauka" (nauka.vesti.ru) detalizēti pastāstīja par Zemes sadursmi ar Teiju, kas dzemdēja mūsu satelītu. Parasti tiek uzskatīts, ka Theia bija daudz mazāks nekā Zeme, bet no autoru teorijas izriet, ka sadūrās divi vienas masas ķermeņi. Tas neatbilst dažiem zināmiem faktiem.
Turklāt ir pētījumi, kas parāda, ka matēriju pieplūdums no protoplanetārā diska ārējās daļas apstājās jau pirmajos tā pastāvēšanas miljonos gadu Proto-Jupitera veidošanās dēļ. Nav viegli izskaidrot hondritu sastāvu autora modeļa ietvaros.
Droši vien mīklā ar nosaukumu "Saules sistēmas veidošanās" joprojām trūkst pāris svarīgu gabalu, bez kuriem nevar izveidot modeli, kas atbild uz visiem jautājumiem.
Anatolijs Glyantsevs