Наша Солнечная система существует уже более 4,5 миллиардов лет. Но как быстро она образовалась? Изучение метеоритов из различных резервуаров показывает, что коллапс протосолнечного облака и образование аккреционного (Аккреция — процесс приращения массы небесного тела путём гравитационного притяжения материи (обычно газа) на него из окружающего пространства) диска могли произойти менее чем за 200000 лет, что меньше времени, чем можно было представить.
Это был коллапс протосолнечного облака газа и пыли, которое породило Солнце и его свиту из планет и малых тел. Это основополагающее событие, возможно, вызванное ударной волной от соседней сверхновой звезды, произошло 4,567 миллиарда лет назад. Возраст точно известен благодаря датировке включений, богатых кальцием и алюминием (CAI), обнаруженных, в частности, в метеоритах. Согласно публикации, опубликованной в Science 13 ноября, эти включения могут также обеспечить время, необходимое для коллапса облака, а также для начала явления аккреции.
Наблюдения за другими планетными системами уже привели астрофизиков к оценке этой продолжительности примерно в несколько сотен тысяч лет. Но это исследование, основанное на анализе метеоритов из двух отдельных резервуаров в Солнечной системе, оценивает, что эта продолжительность может быть сокращена до 200 000 лет или даже меньше, что является очень коротким периодом времени в масштабах Солнечной системы.
Для этого исследователи изучили IAC, вложенные в метеориты, включения, размер которых может варьироваться от микрометров до сантиметров, и которые представляют собой самые старые материалы в нашей среде. «Датировка CAI - действительно очень надежные данные. Это было определено давным-давно в Парижском институте физического развития командой Клода Аллегра, - комментирует нынешний директор института Марк Шоссидон.. Этот результат был дополнительно уточнен, в частности, благодаря следам распада алюминия 26, этого изотопа алюминия, который, как мы предполагаем, был синтезирован сверхновой, возможно, в источнике коллапса. облака. Поскольку у этого радиоактивного изотопа короткий период полураспада - 717000 лет - ничего не осталось, но измерены продукты его распада, что позволяет сделать вывод, что CAI образовались, когда алюминий 26 еще присутствовал. ".
Особое внимание в исследовании уделялось изотопной аномалии молибдена, которая обнаруживается в виде следов во включениях. Почему эта аномалия? Поскольку для данного тела пропорции изотопных смесей, возникающих, например, в результате испарения, известны: они подчиняются точным законам, связанным, в частности, с массой изотопов. «Однако некоторые изотопные составы не подчиняются этим законам», - продолжает Марк Чауссидон. Их нельзя воспроизвести испарением или каким-либо другим способом. Поэтому предполагается, что они непосредственно происходят из процессов нуклеосинтеза в звездах. "
Изотопная аномалия, объясняющая образование включений в метеоритах.
Ученые показали, что эта аномалия обнаруживается в метеоритах, принадлежащих к двум разным резервуарам: неуглеродистым во внутренней Солнечной системе и углеродистым во внешней части Солнечной системы. «Мы знаем, что CAI образовывались при высокой температуре, 1300–1600 Кельвин [около 1000–1300 ° C], поэтому очень близко к Солнцу», - описывает Марк Шауссидон. Затем, во время формирования диска путем коллапса, зерна смогли избежать притяжения звезды и распространиться по диску. Согласно моделированию протопланетного диска, которое мы провели в IPGP, этот этап длится 200000 лет . Это исследование подтверждает это. ".
Но астрофизики идут дальше. Выявив CAI по всей солнечной системе, они пришли к выводу, что они или их родительские тела были сформированы в тот же период времени. Другими словами, в это время должно начаться явление аккреции и, следовательно, образование планет-малей, предшественников планет. Однако этот вывод не полностью убеждает Марка Шауссидона. «Да, происходило формирование и перенос CAI по прото-солнечному диску. Но сказать, что они тут же срослись с остальной пылью ... Возможно, это происходит немного быстро. Можно представить, что эти зерна некоторое время находились в диске перед аккрецией » .
Однако эти работы находят особый резонанс, пока обсуждается дата образования Юпитера . «Среди авторов этой публикации есть сторонники раннего образования Юпитера, всего через 2 миллиона лет после рождения Солнечной системы , - отмечает Марк Чауссидон. Очевидно, это хорошо согласуется с столь же ранней аккрецией, которую некоторые из них уже продемонстрировали для родительских тел железных метеоритов. Более того, присутствие Юпитера также объясняет, что два резервуара метеоритов не смешались ».
Наконец, возникает вопрос об изотопной аномалии молибдена, приписываемой нуклеосинтетическому происхождению. «На данный момент это единственная доступная гипотеза, - признает Марк Шауссидон. Но мы работаем над развитием других. Наши коллеги из Национального музея естественной истории заметно преуспели в воспроизведении изотопной аномалии титана с помощью высокотемпературных реакций в плазме . Поэтому звездный нуклеосинтез, возможно, не обязательно единственный возможный способ объяснить изотопную аномалию молибдена: физико-химический синтез, который еще предстоит обнаружить, мог вызвать этот эффект. "
