Однако исследователи из Массачусетского технологического института и Университета Пердью обнаружили, что хондры, возможно, играли менее фундаментальную роль. Основываясь на компьютерном моделировании, группа пришла к выводу, что хондры были не строительными блоками, а скорее побочными продуктами жестокого и беспорядочного планетарного процесса.Команда обнаружила, что тела размером с луну, вероятно, существовали задолго до того, как на сцене появились хондры.
Фактически, исследователи обнаружили, что хондры, скорее всего, были созданы в результате столкновения таких планетных зародышей размером с Луну: эти тела столкнулись с такой сильной силой, что расплавили часть своего материала и выпустили расплавленный шлейф в солнечную туманность. . Остаточные капли в конечном итоге остынут, образуя хондры, которые, в свою очередь, прикрепятся к более крупным телам, некоторые из которых в конечном итоге столкнутся с Землей, чтобы сохранить их в виде метеоритов.Брэндон Джонсон, постдоктор Отделения Земли, атмосферы и планет Массачусетского технологического института, говорит, что результаты пересматривают одну из самых ранних глав Солнечной системы.«Это говорит нам о том, что метеориты на самом деле не являются репрезентативными для материала, из которого образовались планеты — это более мелкие фракции материала, которые являются побочным продуктом образования планет», — говорит Джонсон. «Но это также говорит нам, что ранняя Солнечная система была более агрессивной, чем мы ожидали: у вас были эти массивные брызги расплавленного материала, выбрасываемые этими действительно большими ударами.
Это экстремальный процесс».Джонсон и его коллеги, в том числе Мария Зубер, член E.A. Гризвольд, профессор геофизики и вице-президент Массачусетского технологического института по исследованиям, опубликовали свои результаты на этой неделе в журнале Nature.Расплавленная порода с высокой скоростью
Чтобы лучше понять роль хондр в молодой солнечной системе, исследователи сначала смоделировали столкновения между протопланетами — скалистыми телами размером с астероид и луну. Команда смоделировала все типы столкновений, которые могли произойти в ранней солнечной системе, включая их местоположение, время, размер и скорость. Они обнаружили, что тела размером с Луну сформировались относительно быстро, в течение первых 10 000 лет, до того, как считалось, что появились хондры.Затем Джонсон использовал другую модель, чтобы определить тип столкновения, при котором расплавленный материал может расплавиться и выбросить его.
На основе этого моделирования он определил, что столкновение со скоростью 2,5 километра в секунду будет достаточно мощным, чтобы создать шлейф расплава, который выбрасывается в космос — явление, известное как ударная струя.«Как только два тела сталкиваются, очень небольшое количество материала подвергается воздействию высокой температуры, до точки, при которой он может расплавиться», — говорит Джонсон. «Затем этот действительно горячий материал вылетает из точки столкновения».Затем команда оценила количество столкновений с ударной струей, которые, вероятно, произошли в первые 5 миллионов лет солнечной системы — период времени, в течение которого, как считается, впервые появились хондры. Основываясь на этих результатах, Джонсон и его команда обнаружили, что такие столкновения образовали бы достаточно хондр в районе пояса астероидов, чтобы объяснить количество, обнаруженное сегодня в метеоритах.
Попадая на местоЧтобы пойти дальше, исследователи провели третье моделирование, чтобы вычислить скорость охлаждения хондр. Предыдущие эксперименты в лаборатории показали, что хондры остывают со скоростью от 10 до 1000 кельвинов в час — скорость, при которой создается текстура хондр, наблюдаемая в метеоритах. Джонсон и его коллеги использовали модель переноса излучения для моделирования условий удара, необходимых для создания такой скорости охлаждения.
Они обнаружили, что тела, сталкивающиеся со скоростью 2,5 километра в секунду, действительно производят расплавленные капли, которые, выброшенные в космос, будут охлаждаться со скоростью от 10 до 1000 кельвинов в час.«Потом у меня была эта« Эврика! » момент, когда я понял, что струя воды во время этих действительно сильных ударов, возможно, может объяснить образование хондр », — говорит Джонсон. «Все встало на свои места».В дальнейшем Джонсон планирует изучить влияние других типов ударов. Группа смоделировала вертикальные удары — тела, сталкивающиеся прямо.
Джонсон предсказывает, что косые удары или столкновения, происходящие под углом, могут быть даже более эффективными при образовании расплавленных струй хондр. Он также надеется изучить, что происходит с хондрами, когда они попадают в солнечную туманность.«Хондры долгое время рассматривались как строительные блоки для планет», — отмечает Зубер. «Парадоксально, что теперь они кажутся пережитками ранних протопланетных столкновений».
Фред Цесла, доцент кафедры планетологии в Чикагском университете, говорит, что результаты могут реклассифицировать хондриты, класс метеоритов, которые считаются примерами исходного материала, из которого сформировались планеты.«Это будет серьезным сдвигом в том, как люди думают о нашей солнечной системе», — говорит Цесла, который не участвовал в исследовании. «Если это открытие верно, то можно предположить, что хондриты не являются хорошими аналогами строительных блоков Земли и других планет.
Метеориты в целом по-прежнему являются важными подсказками о том, какие процессы происходили во время формирования Солнечной системы, но какие они являются лучшими аналогами того, из чего были бы сделаны планеты ".Это исследование частично финансировалось НАСА.