Развитие Солнечной системы шло рывками

Эволюция Солнечной системы до сих пор традиционно рассматривалась как перманентный процесс, в ходе которого газопылевое облако, сформировавшееся возле новорожденного Солнца, постепенно охлаждаясь, позволило образоваться первоначально совсем небольшим частицам твердого вещества, слипшегося в конечном счете в крупные астероиды и планеты. Однако теперь появились свидетельства существования по крайней мере двух различных этапов развития планетных систем. Подобный вывод сделали геолог Юрий Амелин, работающий ныне в Университете Торонто (University of Toronto, Канада), и его соавтор (по соответствующей публикации в журнале Nature) Александр Крот из Гавайского университета (University of Hawaii, США) после изучения минеральной структуры так называемых хондр (chondrules) метеоритов Gujba и Hammadah al Hamra (находка сделана в Северной Африке, Ливийской Сахаре) и определения их изотопического возраста.
Среди трех основных классов выпадающих на Землю метеоритов - каменных, железокаменных и железных - каменные метеориты, безусловно, являются самыми многочисленными (свыше 93%). В свою очередь эти три класса метеоритов по своему минеральному составу и структуре (текстуре) подразделяются на ряд групп и типов. Наиболее многочисленными среди каменных метеоритов считаются хондриты (chondrite) светло-серой или темной окраски, которые и содержат эти самые хондры - мелкие силикатные шарики. Такие шарики состоят из того же вещества, что и весь остальной метеорит, однако выделяются на его срезах в виде отдельных зерен и при этом довольно легко крошатся. А те каменные метеориты, что хондр не содержат, называются, соответственно, ахондритами.

Размеры хондр различны - от микроскопических до сантиметровых. Они занимают до половины объема метеорита, а связываются воедино между собой межхондровым веществом-матрицей, которое не всегда полностью идентично собственному составу хондр. В межхондровом веществе нередко находят разбитые хондры и их обломки. Такая характерная структура присуща только метеоритам, она не встречается больше нигде в земных условиях и поэтому позволяет успешно выявлять внеземное происхождение найденных обломков.

Ряд различий в составе хондритов свидетельствует о расслоении метеоритного вещества на различные химические фракции уже в процессе его конденсации в протопланетном облаке, однако это явление в случае хондритов не столь существенно, как для метеоритов остальных классов, что и позволяет говорить о хондрах как о едва ли не самых древних объектах в Солнечной системе. Тем не менее, в новом исследовании речь ведется как раз о специфических "молодых" хондрах, которые на свет появились намного позже, чем другие подобные образования. "Стало ясно, что происхождение этих особенных хондр нельзя считать небулярным [т.е. они образовались уже не в условиях газопылевого протопланетного облака], - делает вывод Амелин. - Их возраст весьма существенно отличается от того, что можно было бы ожидать. Это потрясающе!"

Существует много разных теорий, призванных объяснить формирование хондр, эта тема среди ученых вызывает самые ожесточенные споры. Парадоксально, что единой стройной общепринятой теории происхождения хондритов не возникло даже в ситуации, когда данные на эту тему стали поступать почти непрерывно - к настоящему времени собран огромный фактический материал о составе и строении этих образований.

Согласно одному из самых популярных предположений, хондры образовались 4,56 миллиарда лет назад в районе Главного астероидного пояса между орбитами Марса и Юпитера. Ведь несмотря на то, что в наше время в поясе астероидов царит поистине космический холод, когда-то там могли быть и весьма высокие температуры. Разогрев происходил, например, под действием электроразрядов или ударных волн. Потом расплавленные частицы охлаждались и постепенно превращались в искомые зерна, которые в конечном счете собирались в куски хондритов.

Принципиально иную теорию предложил в 1996 году астроном Фрэнк Шу из Калифорнийского университета. Его вариант базируется на снимках с космического телескопа "Хаббл" (Hubble), демонстрировавших процессы, протекающие возле новорожденных звезд в нашей Галактике. Часть межзвездного газа и пыли под действием гравитации может смещаться к центру планетной системы, где властвуют температуры, достаточно высокие для того, чтобы расплавить металлы. А затем газовые струи с "продуктом" выбрасываются далеко на периферию. Шу предположил, что хондры в нашей Солнечной системе формировались около горячего центрального молодого светила, а не в относительно холодном поясе астероидов за сотни миллионов километров от него. Согласно Шу, частицы пыли были расплавлены Солнцем, а затем выброшены в пространство мощными струями газа и солнечного ветра, и там относительно холодные температуры сберегли их от дальнейшего разрушения. Расплавленные частицы затвердевали в виде шариков-хондр, часть из которых так и осталась в районе пояса астероидов, а вот другая часть склеилась в более массивные тела, послужив сырьем для формирования Земли, Марса и остальных планет нашей Солнечной системы.

Совсем недавно возможность образования структур типа хондр удалось продемонстрировать на установке ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) в ходе быстрого нагрева и последующего охлаждения образцов в экспериментах с пучками жесткого излучения. Таким образом родилась еще одна оригинальная гипотеза, авторы которой предположили, что сходный с экспериментальным поток жесткого излучения, порожденного близким гамма-всплеском (на расстояниях до 300 световых лет от Солнца), мог бы в принципе оказаться тем самым фактором, что определил весь ход формирования нашей планетной системы.

А теперь выясняется, что новоизученные в ходе вышеописанного исследования хондры мало того, что никак не могли сформироваться под воздействием ударных волн, так еще и появились намного позже других известных образцов. Амелин высказал предположение, что эти "шарики" были сформированы в условиях гигантского раскаленного выброса испаряющейся материи в тот момент, когда произошло столкновение между двумя планетарными "эмбрионами" размером с нашу Луну или даже Марс. Следовательно, это можно считать свидетельством формирования "исконных планетных кирпичиков" - хондр - в то время, когда уже существовали какие-никакие, но протопланеты.

"Это возвращает нас в ситуацию, когда уже вполне выстроенные схемы вновь обращаются в хаос, - признается ученый. - Но я уверен, что накопление новых данных позволит вернуть состояние этого былого порядка".

Источники:

Discovery of "young" material in meterorites defies linear theory of solar system"s origin - University of Toronto - News@UofT

Chondrules younger than thought - United Press International

Ссылки:

Лаборатория метеоритики ГЕОХИ РАН

Хондриты

Вещество метеоритов

Редкий состав найденных метеоритов разжигает новые споры по поводу рождения Солнечной системы