Studija u Nature predlaže da su prvi čvrsti kondenzati Sunčevog sistema nastali mnogo brže nego što se smatralo—usled naglih padova temperature u turbulentnom protoplanetarnom disku. Računarske simulacije pokazuju da brzo hlađenje sprečava hemijsku ravnotežu i omogućava istovremenu formaciju različitih minerala, što objašnjava tri glavne grupe hondrita. Rezultati takođe sugerišu da su ti procesi mogli početi već u prvih 10.000–100.000 godina formiranja sistema, sa važnim implikacijama za poreklo vode na unutrašnjim planetama.
Prvi čvrsti delovi Sunčevog sistema nastali su mnogo brže, pokazuju simulacije
An artist’s concept shows the inner regions of a protoplanetary disk around a young star. Planets grow within the disk from smaller building blocks of material that rain out of the disk’s gas as it cools.(NASA/ESA/CSA/Joseph Olmsted/STScI)
Pre oko 4,6 milijardi godina, dok je ogroman gasni oblak kolabirao i formirao Sunce i prateći protoplanetarni disk, prvi čvrsti kondenzati — mineralne čestice koje su kasnije ugradile Zemlju i druge planete — mogli su da nastanu znatno brže nego što se dosad verovalo. Nova studija objavljena u Nature sugeriše da nagli padovi temperature u turbulentnom disku omogućavaju simultanu formaciju različitih minerala umesto postepenog "kišnog" taloženja tokom miliona godina.
Problem koji je izazvao preispitivanje modela
Decenijama je model ravnotežne kondenzacije — u kome mineralne faze nastaju u hemijskoj ravnoteži dok se disk sporije hladi — bio dominantan. Taj model je objasnio postojanje kalcijum-aluminijumskih inkluzija (CAI), ali nije ubedljivo objasnio jasne razlike u sastavu najprimitivnijih meteorita, hondrita, koji se dele na ordinarnu, enstatitnu i karbonsku grupu prema stepenu oksidacije gvožđa.
Šta predlaže novi model
Sébastien Charnoz i tim su izradili računarske simulacije kondenzacije iz hemijski uniformnog diska pri različitim pritiscima i brzinama hlađenja. Ako je disk bio turbulentan, delovi diska mogli su da se ohlade toliko brzo da hemijski procesi nisu imali vremena da dostignu ravnotežu. Rezultat su različite mineralne kombinacije koje su se formirale gotovo istovremeno i koje u simulacijama grupišu u tri mineralne familije vrlo slične trima tipovima hondrita.
„Kao da minerali jedu sa istog tanjira“, objašnjava Charnoz — pri brzom hlađenju više minerala istovremeno konkuriše za iste elemente, dok se pri sporom hlađenju raniji kondenzati „iscrpe“ iz gasa.
Uloga kiseonika i posledice
Simulacije pokazuju da je kiseonik ključan jer njegove fluktuacije definišu oksidacioni status nastalih minerala, što daje tri jasno odvojene grupe. Iako model ne reprodukuje svaku finu hemijsku odstupanje stvarnih uzoraka, autori smatraju da naknadni procesi — zagrevanje, isparavanje ili delovanje vode — mogu dati konačne izmene sastava meteorita.
Vreme i šira relevantnost
Jedna od najdramatičnijih implikacija je vreme formiranja: prvi kondenzati mogli su da nastanu već tokom prve ~10.000–100.000 godina kolapsa gasnog oblaka, pre formiranja urednog diska — mnogo ranije nego što su prethodni modeli predviđali. Posmatranja mladih zvezda teleskopom James Webb pokazuju epizode naglog hlađenja i naglih izbacaja minerala, što podržava ideju da slični procesi nisu retki u univerzumu.
Implikacije za poreklo vode
Promena redosleda kondenzacije može promeniti i uslove za formiranje hidratizovanih minerala blizu Sunca. To znači da unutrašnje stene planeta, uključujući Zemlju, možda nisu morale da dobiju većinu vode isključivo uvođenjem leda iz spoljnog sistema, već su neke rezerve vode mogle nastati lokalno.
„Ovo je stvarna promena paradigme“, kaže Alessandro Morbidelli, a Sara Russell dodaje da rad može da bude snažan podsticaj za dalja poređenja modela sa dostupnim podacima.
Charnoz ističe da studija ne daje konačna rešenja, već otvara nove istraživačke puteve: radi se o velikoj eksploraciji koja tek počinje da pokazuje gde bi nas mogla odvesti u razumevanju porekla Sunčevog sistema.
Pomozite nam da budemo bolji.
