Przejdź do treści

Ultrafiolet rzuca światło na pochodzenie Układu Słonecznego

Mgławica Motyl, przykład obszaru gwiazdotwórczego.

Chcąc odkryć pochodzenie naszego Układu Słonecznego, międzynarodowy zespół naukowców porównał skład Słońca do składu najstarszej materii, która powstała w naszym Układzie Słonecznym: ogniotrwałych wtrętów w nieprzetworzonych meteorytach.

Analizując izotopy tlenu (odmiany pierwiastka, które mają dodatkowe neutrony) ogniotrwałych wtrętów, zespół badaczy ustalił, że różnice w składzie między Słońcem, planetami i inną materią Układu Słonecznego zostały odziedziczone po protosłonecznym obłoku molekularnym, istniejącym jeszcze przed Układem Słonecznym. Wyniki badań zostały niedawno opublikowane w „Science Advances”.

Niedawno wykazano, że zmiany w składzie izotopowym wielu pierwiastków w naszym Układzie Słonecznym zostały odziedziczone po protosłonecznym obłoku molekularnym. Nasze badanie pokazuje, że tlen nie jest wyjątkiem – powiedział główny autor pracy, Alexander Krot z University of Hawaii.

Obłok molekularny czy mgławica słoneczna?
Kiedy naukowcy porównują izotopy tlenu 16, 17 i 18, obserwują znaczące różnice między Ziemią i Słońcem. Uważa się, że jest to spowodowane przetwarzaniem pod wpływem światła UV tlenku węgla, który uległ rozpadowi, co prowadzi do dużej zmiany stosunków izotopów tlenu w wodzie. Planety powstają z pyłu, który dziedziczy zmienione proporcje izotopów tlenu poprzez interakcje z wodą.

Naukowcy nie wiedzieli, czy przetworzenie w ultrafiolecie miało miejsce w macierzystym obłoku molekularnym, który zapadł się, tworząc układ protosłoneczny, czy później w obłoku gazu i pyłu, z którego powstały planety, zwanym mgławicą słoneczną.

Aby to ustalić, zespół badawczy zwrócił się w stronę najstarszego składnika meteorytów, zwanego wtrętem wapienno-glinowym (CAl). Naukowcy wykorzystali mikrosondę jonową, obrazy rozpraszania wstecznego elektronów i rentgenowskie analizy pierwiastkowe w Instytucie Geofizyki i Planetologii Uniwersytetu Hawajskiego, aby dokładnie przeanalizować CAl. Następnie włączyli drugi układ izotopów (izotopy glinu i magnezu), aby ograniczyć wiek CAl, tworząc związek – po raz pierwszy – między obfitością izotopów tlenu a masą 26 izotopów glinu.

Na podstawie badań izotopów glinu i magnezu wywnioskowano, że CAl powstały od około 10 000 do 20 000 lat po zapadnięciu się macierzystego obłoku molekularnego.

Jest to bardzo wczesny okres w historii Układu Słonecznego. Tak wczesny, że nie starczyłoby czasu na zmianę izotopów tlenu w mgławicy słonecznej.

Chociaż potrzeba więcej pomiarów i modelowania, aby w pełni ocenić implikacje tych odkryć, mają one wpływ na inwentaryzację związków organicznych dostępnych podczas tworzenia się Układu Słonecznego, a później – podczas formowania się planet i planetoid.

Wszelkie ograniczenia dotyczące ilości materii przetwarzanej w UV w mgławicy słonecznej lub macierzystym obłoku molekularnym mają zasadnicze znaczenie dla zrozumienia inwentarza związków organicznych, które doprowadziły do życia na Ziemi – powiedział James Lyons z Arizona State University.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej informacji:
Ultraviolet shines light on origins of the solar system: https://asunow.asu.edu/20201016-ultraviolet-shines-light-origins-solar-…

Oxygen isotopic heterogeneity in the early Solar System inherited from the protosolar molecular cloud: https://advances.sciencemag.org/content/6/42/eaay2724

Źródło: Arizona State University

Na ilustracji: Mgławica Motyl, przykład obszaru gwiazdotwórczego. Jasna gwiazda centralna, przysłonięta pyłem, modyfikuje izotopy tlenu w mgławicy poprzez fotodysocjację tlenku węgla. Jest to przykład środowiska, w którym izotopy tlenu mogą być modyfikowane w obłoku molekularnym przed utworzeniem układu planetarnego. Źródło: NASA i ESA.