Учёные из музея естественной истории им. Филда обнаружили частицы высоких энергий времён молодого Солнца.
Начало жизни нашего Солнца – загадка. Оно сформировалось 4,6 млрд лет назад, за 50 миллионов лет до образования Земли. Поскольку Солнце старше Земли, трудно найти физические объекты, бывшие рядом с Солнцем в первые дни его существования, по химическому составу которых можно было бы проследить его историю. В новом исследовании учёных из музея естественной истории им. Филда и Швейцарской высшей технической школы Цюриха, опубликованном в журнале Nature Astronomy, с помощью древних голубых кристаллов, сохранённых в метеоритах, показано, каким было раннее Солнце.
«В начале своей жизни Солнце было очень активным – на нём было больше вспышек, и оно выделяло более интенсивный поток заряженных частиц. Я думаю о моём сыне: ему три, и он очень активен, – сказал соавтор исследования Филипп Хек, младший научный сотрудник музея и доцент кафедры Чикагского университета. – В Солнечной системе почти нет объектов, способных подтвердить активность раннего Солнца, но минералы метеоритов из коллекций музея довольно стары. Это, вероятно, первые минералы, образовавшиеся в Солнечной системе».
В исследовании изучались микроскопические светло-голубые кристаллы, называемые хибонитом. Их состав содержит признаки ядерных реакций, которые могли произойти только в том случае, если раннее Солнце выпускало большое количество частиц высоких энергий.
«Эти кристаллы образовались более 4,5 миллиардов лет назад и являются свидетелями событий, произошедших в ранней Солнечной системе», – сказал автор статьи Левке Кёп, докторант Чикагского университета. «И хотя эти частицы очень малы – многие из них менее 100 микрометров в поперечнике – они могут удерживать легколетучие благородные газы, которые были получены от излучения молодого Солнца давным-давно».
Взгляд на молодую Солнечную систему
В самом начале, до образования планет, Солнечная система состояла из Солнца и массивного диска из газа и пыли, вращающегося вокруг него. Область, близкая к Солнцу, была очень горячей – более 1500 градусов Цельсия. Для сравнения, у Венеры, самой горячей планеты Солнечной системы, поверхностные температуры, способные расплавить свинец, составляют всего лишь 467 градусов Цельсия.
Когда диск остыл, начали формироваться самые ранние минералы – голубые кристаллы хибонита.
«Самые большие зёрна минералов из древних метеоритов в диаметре всего в несколько раз больше человеческого волоса. Когда мы смотрим на горстку этих зёрен под микроскопом, маленькие светло-голубые кристаллы хибонита выделяются и выглядят очень красиво», – сказал Эндрю Дэвис, профессор геофизических наук Чикагского университета.
Когда кристаллы только образовались, молодое Солнце продолжало испускать вспышки, выбрасывая протоны и другие субатомные частицы в космос. Некоторые из этих частиц сталкивались с кристаллами хибонита. Когда протоны вносили атомы кальция и алюминия в кристаллы, эти атомы расщеплялись на более мелкие – неон и гелий – и в результате оказались запертыми в кристаллах на миллиарды лет. Эти кристаллы вошли в состав космических пород, которые в конечном итоге упали на Землю.
Учёные и раньше исследовали метеориты для доказательства активности раннего Солнца, но результаты исследований оставались неясными. «Наконец мы смогли воссоздать чёткую картину, так как изучили правильные образцы – хибониты, которые очень трудно обнаружить из-за их редкости в метеоритах – правильным инструментом», – сказал Кёп.
Метеорит, расплавленный лазером
В этот раз команда исследовала кристаллы с помощью уникального современного масс-спектрометра в Швейцарии – машиной размером с гараж, которая может определять химический состав объектов. Прикреплённый к масс-спектрометру лазер расплавил крошечное зерно кристалла хибонита из метеорита, при этом выделились гелий и неон так, что их удалось обнаружить. «Мы получили сильный сигнал, явно демонстрирующий присутствие гелия и неона – это было потрясающе», – сказал Кёп. Частицы гелия и неона стали первым конкретным доказательством ранней активности Солнца.
Источник: news.uchicago.edu
Перевод: Ольга Шатерникова