6 Minute
Formarea lui Jupiter a lăsat amprente topite în resturile timpurii ale sistemului solar
Cercetări noi arată că creșterea rapidă a lui Jupiter a declanșat coliziuni de mare viteză între planetesimale timpurii, producând picături topite numite chondrule-uri care sunt păstrate astăzi în meteorite. Aceste mici sferule acționează ca capsule de timp din primele câteva milioane de ani ale sistemului solar și oferă o metodă nouă și precisă pentru datarea momentului formării lui Jupiter.
Cercetări recente dezvăluie că nașterea lui Jupiter a generat coliziuni de mare viteză care au creat picături topite păstrate în meteorite, mici capsule de timp din cele mai timpurii zile ale sistemului solar.Credit: Shutterstock Picături antice găsite în meteorite dezvăluie istoria formării planetelor.
Acum aproximativ 4,5 miliarde de ani, o regiune a discului protoplanetar a suferit o acumulare rapidă de materie, iar Jupiter s-a dezvoltat până a devenit gigantul gazos pe care îl observăm astăzi. Influența sa gravitațională în creștere a perturbat orbitele multor corpuri stâncoase și înghețate — planetesimale analogice asteroizilor și cometelor moderne. Aceste perturbări au crescut vitezele coliziunilor, iar în multe impacturi interiorul de rocă și praf al planetesimalelor s-a topit și s-a fragmentat în picături topite de dimensiuni milimetrice, cunoscute sub numele de chondrule-uri.
Cum se formează chondrule-urile: explozii de vapori de apă în urma impacturilor
Chondrule-urile au de obicei diametre între 0,1–2 mm și sunt componente comune în multe meteorite primitive. Aspectul lor rotunjit și sticlos a reprezentat mult timp un mister. O echipă colaborativă de la Universitatea Nagoya (Japonia) și Institutul Național Italian pentru Astrofizică (INAF) a folosit simulări numerice ale creșterii lui Jupiter și ale fizicii coliziunilor pentru a arăta cum se pot forma chondrule-urile în mod natural atunci când planetesimale bogate în apă intră în coliziune la viteze mari.
Chondrule-uri rotunde vizibile într-o secțiune subțire a meteoritei Allende văzute la microscop. Credit: Akira Miyake, Kyoto University
Când două planetesimale se ciocnesc, gheața internă se vaporizează rapid și se extinde. Vaporul în expansiune se comportă ca un impuls de presiune exploziv, de scurtă durată, care sfărâmă și dispersează silicatul topit în picături. Conform co-autorului principal, profesorul Sin-iti Sirono (Universitatea Nagoya), "Când planetesimalele s-au ciocnit, apa s-a vaporizat instantaneu în abur în expansiune. Acest lucru a acționat ca niște mici explozii și a fragmentat roca silicatată topită în picăturile minuscule pe care le vedem astăzi în meteorite." Acest mecanism reproduce dimensiunile și ratele de răcire observate pentru chondrule-uri fără a necesita condiții artificiale sau contrafactuale.
Simulările leagă vârful de producție al chondrule-urilor de nașterea lui Jupiter
Echipa a comparat populațiile simulate de chondrule-uri cu măsurători de laborator realizate pe meteorite. Modelul lor a produs abundențe, dimensiuni și istorii de răcire realiste pentru chondrule-uri atunci când Jupiter trecea printr-o fază de acumulare rapidă a gazului. Dr. Diego Turrini (INAF) explică legătura cronologică esențială: "Datele din meteorite indică un vârf al formării chondrule-urilor la aproximativ 1,8 milioane de ani după începutul sistemului solar. Simulările noastre arată că producția de chondrule-uri este cea mai intensă în perioada în care Jupiter acumulează rapid gaz nebular — ceea ce identifică acea epocă drept nașterea lui Jupiter." Acest rezultat rafinează cronologia formării planetelor în Sistemul Solar timpuriu.
Context științific și implicații mai largi
Acest studiu oferă un mecanism testabil care leagă creșterea unei planete de formarea chondrule-urilor. Ajută la explicarea motivului pentru care chondrule-urile prezintă o varietate de vârste: formarea lui Jupiter poate explica un impuls major de producție a chondrule-urilor, dar alte planete gigant, precum Saturn, probabil au generat episoade suplimentare pe măsură ce s-au format. Prin măsurarea chondrule-urilor de vârste diferite din meteorite, cercetătorii pot reconstrui succesiunea și calendarul formării planetelor gigante și pot cartografia evoluția dinamică a sistemului solar timpuriu.
Rezultatele sugerează, de asemenea, că procese similare ar trebui să aibă loc și în alte sisteme planetare: atunci când planetele gigante se formează rapid în discuri bogate în gaz, coliziunile între planetesimale purtătoare de apă vor produce picături asemănătoare chondrule-urilor și vor lăsa amprente compoziționale și texturale în resturile conservate.
Relevanța pentru misiuni spațiale și legături de laborator
Rezultatele acestui studiu se intersectează cu petrologia de laborator a meteoritelor și cu misiunile spațiale care recuperează mostre de pe corpuri mici. Analizele probelor returnate (de exemplu, de la misiunile NASA OSIRIS-REx sau JAXA Hayabusa) și datarea izotopica de înaltă rezoluție a chondrule-urilor vor restrânge în continuare scalele temporale de formare și rolul apei în coliziunile timpurii. Observațiile viitoare cu telescoape ale discurilor protoplanetare și ale sistemelor exoplanetare tinere pot dezvălui semnale analoage de agitare dinamică în timpul creșterii planetelor gigante.
Perspectivă a expertului
Dr. Maya Singh, cercetătoare planetară la imaginatul Institute for Planetary Origins, comentează: "Legarea formării chondrule-urilor de creșterea lui Jupiter este o soluție elegantă deoarece asociază o cauză fizică și dinamică unei semnături meteoritice larg observate. Modelul de fragmentare prin vapori de apă se potrivește, de asemenea, cu multiple constrângeri independente — distribuțiile de dimensiuni ale chondrule-urilor, ratele de răcire și vârstele izotopice — ceea ce întărește cazul. Lucrările petrograpfice continue, combinate cu datarea izotopică precisă, vor fi următorul pas pentru a cartografia complet cronologia planetelor gigante."
Concluzie
Acest studiu interdisciplinar folosește fizica coliziunilor, dinamica planetară și datele meteoritice pentru a demonstra că nașterea rapidă a lui Jupiter a produs impacturi de mare energie care au creat chondrule-uri. Cronologia dedusă din înregistrările meteoritelor — un vârf în formarea chondrule-urilor la aproximativ 1,8 milioane de ani după formarea sistemului solar — oferă un marker nou și precis pentru momentul în care Jupiter a atins faza de planetă gigantă. Studiind chondrule-uri de vârste diferite s-ar putea revela ordinea nașterii celorlalte planete gigante și ar clarifica cum procese similare modelează sisteme planetare dincolo de al nostru.
Sursa: scitechdaily
Comentarii