Включення метеоритів вказали на екстремальні умови ранньої Сонячної системи

Дослідники проаналізували ізотопи рідкісноземельних елементів у восьми кальцієво-алюмінієвих включеннях метеоритів. Про це вони пишуть у журналі Science Advances. Виявилося, що вони переживали швидке випаровування і подальшу конденсацію. Це вказує на вибухову активність молодого Сонця.

Що відомо про утворення кальцієво-алюмінієвих включень?

Кальцієво-алюмінієві включення були першими твердими речовинами Сонячної системи. На початку її існування вони ізолювалися від решти газу туманності ще до того, як конденсувалися кремній, магній та залізо, які є головними елементами для формування порід. До складу цих вогнетривких включень входять рідкісноземельні елементи. Крім того, серед цих елементів виділяють так звану групу II, що міститься приблизно у 40% кальцієво-алюмінієвих включень, які входять до складу вуглецевих хондритів. Найбільш та найменш вогнетривкі елементи у цій групі виснажені. Вважається, що так сталося через процеси випаровування та конденсації у ранній Сонячній системі. Згідно з поширеною теорією, конденсація газу була рівноважною. Ізотопи рідкісноземельних елементів чутливі до порушення рівноваги під час випаровування чи конденсації, тож їх можна використовувати, щоб перевірити, які умови панували на перших етапах існування Сонячної системи.

Що досліджували астрономи?

Вчені проаналізували ізотопи восьми рідкоземельних елементів у восьми кальцієво-алюмінієвих включеннях метеорита Альєнде. Це найбільший вуглецевий хондрит серед усіх коли-небудь знайдених на Землі. Серед досліджених включень було і сім дрібнозернистих, із рідкоземельними елементами групи ІІ.

Про що вони дізналися?

Під час конденсації легкі ізотопи частіше потрапляють на поверхню мінералів, а під час випаровування — важкі. Виявилося, що включення метеорита Альєнде містять легкі ізотопи найбільш вогнетривких рідкоземельних елементів. Це свідчить про те, що кальцієво-алюмінієві включення групи II були утворені двоступеневим процесом. Спершу вони утворилися з пилу навколо молодого Сонця, який нагрівався вище 1600 кельвінів протягом сотень тисяч днів. Після цього відбулося охолодження пари, під час якого матеріали пережили конденсацію.

Дослідники припускають, що включення переживали нагрівання під час швидких спалахів, коли молоде Сонце поводило себе як фуор чи ексор. Ексори, названі на честь зірки EX Lup — це молоді зоряні об’єкти, що характеризуються інтенсивним епізодичним збільшенням яскравості, які розділяють періоди спокою. Фуори, яким дісталася назва від світила FU Ori, відрізняються від них вищою інтенсивністю та більшою тривалістю вибухових епізодів. Такі повторювані спалахи спричинені епізодичним накопиченням маси з протопланетного диска на зірці. Яскравість під час спалаху може істотно коливатися, що призводить до швидких коливань температури у внутрішній області протопланетного диска.

Раніше метеорит Альєнде вже вказав на міграцію матеріалу в ранній Сонячній системі. Крім того, астрономи припустили, що воду на Землю могли доставити найближчі до неї метеорити, а також відшукали в одному з метеоритів найстаріші карбонати системи.