Наука Ученым, наконец, удалось разрешить целых две загадки нашей солнечной системы: они объяснили, каким образом в составе ледяных комет оказываются частицы, которые явно сформированы при крайне высоких температурах; а также раскрыли секрет наличия специфических соединений во внешнем слое этих частиц. Теоретический астрофизик Алан Босс и космохимик Конел Александер из университета Карнеги-Меллона, США, стали первыми, кто создал модель, объясняющую наличие столь загадочных частиц в самом сердце ледяных комет. Ведь логично предположить, что кометы изо льда просто не смогли бы сформироваться близко к Солнцу!
Ученые обнаружили, что эти частицы должны были находиться в так называемом протопланетном диске, образовавшемся вокруг Солнца на заре формирования нашей солнечной системы. Затем они должны были переместиться в гораздо более холодные внешние области солнечной системы, чтобы потом оказаться в составе комет. Это впечатляющее путешествие частиц на огромные расстояния и привело к тому, что в их внешней оболочке были обнаружены столь специфические соединения.
Ученые считают, что на молодом Солнце произошла серия вспышек, обусловленных быстрым слиянием газового диска и самой звезды. Главный механизм, который объясняет подобные вспышки, назвали фазой дисковой неуравновешенности. Ученые смоделировали путь нескольких сотен мелких мелилитовых частиц во время вот такой вот фазы дисковой нестабильности. Эти частицы похожи на богатые кальцием и алюминием включения, то есть, на другие "жаропрочные" частицы, которые часто обнаруживают в хорошо сохранившихся метеоритах. Так, недавние образцы, доставленные зондом с кометы под названием Wild 2, также содержат подобные частицы.
В итоге ученые пришли к выводу о том, что когда-то вокруг Солнца должен был существовать отличающийся определенной гравитационной нестабильностью невероятного объема трехмерный диск, масса которого составляла пять процентов от массы сегодняшнего Солнца. Температура диска варьировалась от -212-ти градусов Цельсия в его самых дальних от звезды регионах, до +1226-ти градусов ближе к центру. Основываясь на вычислениях, ученые определили, что наши кальциево-алюминиевые включения вращались по различным орбитам внутри этого диска, попадая одновременно под гравитационное влияние Солнца и самого диска.
Частицы начали вращаться по орбите в унисон, однако спустя лет 20 их траектории начинали значительно расходиться. Некоторые из них направились к внутренней границе диска расположенной на расстоянии одной астрономической единицы от Солнца (расстояние между Землей и Солнцем); в то время как другие отправились к внешней границе на расстояние десяти единиц, где они потом примкнули к образующимся кометам. Примерно 10 процентов частиц перемещались некоторое время от внутренней границы диска к внешней и обратно, перед тем как окончательно не определиться с одной из траекторий.
Ученые затем смоделировали процессы испарения и конденсации, которым подвергались частицы в период своей миграции. Исследователи обнаружили, что у их смоделированных гранул была отличная возможность обзавестись внешним слоем, состоящим из изменяющегося изотопного состава (что, собственно, и было обнаружено у реальных частиц в составе комет). "Кальциево-алюминиевые включения, как считается, сформировались на самой ранней стадии развития солнечной системы. Результаты наших исследований демонстрируют, что они подвергались воздействию невероятно различных факторов по мере своего хаотического вращения вместе с диском", - объяснил Александер.
Именно эти перемещения могут объяснить наличие различных изотопов кислорода, которые были обнаружены в составе внешней оболочки частиц метеоритов. Это целый набор атомов кислорода с различным количеством нейтронов, что указывает на крайне разные условия, при которых образовывался внешний слой частиц. В своих более ранних исследованиях Босс также обнаружил, что различные метеориты могут содержать частицы со значительно варьирующимися значениями изотопов кислорода.
Приложив результаты предыдущих исследований к своей модели, ученым удалось разгадать две таинственные загадки ледяных метеоритов. Наличие вокруг Солнца протопланетного диска ответило на вопрос, как загадочные "жаропрочные" частицы совершали такие огромные путешествия, и одновременно приоткрыло завесу тайны над загадкой специфического состава внешней оболочки частиц, сформировавшейся во время их скитаний. Впрочем, ученые разрешили лишь две загадки (причем, малоизвестные широкому кругу), в то время как множество других загадок метеоритов остались неразрешенными.
