Martin Schiller in Martin Bizzarro z univerze v Kopenhagnu in Vera Assis Fernandes iz Naravoslovnega muzeja v Berlinu sta predlagala nov model sončnega sistema, ki bi razložil razlike v izotopski sestavi planetov. Avtorji zavračajo domnevo, da so veliki in majhni predmeti rasli hkrati, vendar z različnimi stopnjami, in verjamejo, da se je rast majhnih teles končala prej kot velikih.
Skoraj vsi strokovnjaki danes verjamejo, da sta Sonce in planeti nastali iz enega samega protoplanetarnega oblaka. 99,9% mase tega diska je padlo na svetilko. Ko je sonce izbruhnilo, je sončni veter iz neposredne bližine zvezde odplaknil lahek vodik in helij, tako da so plinski velikani zdaj zunaj Marsove orbite.
Pod žarki mlade zvezde so protoplanetarni prah sintrali v zrnca, imenovana hondrule. Ta zrnca so se združila in tvorila majhne kamne - hondrite. Mimogrede, prav ta »gradbeni odpad« je 90% meteoritov, ki jih najdemo na Zemlji.
Postopoma so se hondriti združili v večja in večja telesa - planetesimale. Gravitacija jim je zagotovila priliv svežega materiala in ti "zarodki" so rasli, dokler največji od njih niso postali planeti, preostali pa - asteroidi. Ko so se rezerve kozmičnega prahu v protoplanetarnem disku izpraznile, se je rast teles v sončnem sistemu končala.
Klasična teorija predvideva, da so vsa telesa v osončju rasla hkrati, vendar z različnimi stopnjami. Čim bolj je telo masivno, tem močnejša bo njegova gravitacija in več okolice, ki se bo nabrala, kar posledično še bolj poveča njegovo velikost. To je načelo snežne kepe ali, znanstveno, pozitivne povratne informacije. Ta zakon ureja rast mest (ljudje raje hodijo v mega mesta, kjer je več denarja in priložnosti, zaradi česar rastejo še bolj), razširjenost jezikov (več ko ljudje poznajo jezik, več je spodbud za učenje) in tako naprej.
Brez dvoma o preostali teoriji Schiller in njegovi kolegi zavračajo ta model rasti. Majhnih teles po njihovem mnenju ni uspelo zrasti, saj so lepljenje materiala končale že prej (kot pravijo strokovnjaki, prirast).
Kot poroča revija Nature v pregledu dela, so se avtorji zgledovali po razliki v izotopski sestavi različnih teles v osončju. Avtorji so namreč preučevali razmerje med izotopi kalcija 48Ca in 44Ca na Zemlji, Marsu, Zahodu in v vzorcih redkih vrst meteoritov: ureiliti in angrites.
Če so vsi planeti in asteroidi nastali v enem samem procesu iz istega kozmičnega prahu, zakaj je razmerje teh izotopov drugačno? To je običajno povezano z različnimi razdaljami do Sonca in s tem različnimi temperaturami.
Promocijski video:
Vendar pa so avtorji ugotovili, da je razmerje med izotopi kalcija odvisno od mase nebesnega telesa. Zemlje, Mars in Vesta so znane iz astronomskih opazovanj, približno maso predmetov, katerih delci so meteoriti, pa so znanstveniki rekonstruirali na podlagi lastnosti "nebeških gostov".
Razmerje izotopov 48 Ca / 44 Ca sekunde se meri s µ48Ca. Izračuna se tako: μ 48 Ca = (48 Ca / 44 Ca nebesno telo - 48 Ca / 44 Ca Zemlja) / (48 Ca / 44 Ca Zemlja). Ker so razlike v izotopni sestavi majhne, se µ 48 Ca meri v delih na milijon (ppm). Za zemljo je po definiciji μ 48 Ca = 0, za ostala telesa pa je ta vrednost lahko pozitivna in negativna.
Schiller in sodelavci so predlagali, da ima notranji del protoplanetarnega diska, ki se nahaja znotraj Jupitrove trenutne orbite, nizke μ 48 Ca vrednosti, približno minus 150 ppm). Ta material je bil dovolj, da so se planetezimi zrasli do velikosti telesa - domovine Ureilitov (premer 200 kilometrov).
Potem so nekatera od teh teles nehala rasti. Tisti, ki so še naprej rasli, so povečali svojo maso že zaradi zunanjega dela diska z μ 48 Ca približno 200 ppm (vrednost, značilna za hondrite, ki so nastali onstran orbite Jupitra). Dlje kot je nadaljevala rast, večja je bila končna vrednost µ 48 Ca. Vesta, ustavljena na premeru 530 kilometrov, ima minus 100 ppm, Mars - minus 20 ppm, Zemlja pa, kot že omenjeno, 0 ppm.
Kakšna sila pa je povzročila, da so nekatera od teh teles nehala rasti? To bi lahko bila zapletena gravitacijska interakcija med "zarodki planetov" in spreminjanje njihovih usmeritev. Sedanji planeti so s skoraj krožnimi orbitami, ki ležijo v ravnini protoplanetarnega diska, gostovali po najbogatejših regijah nastajajočega sistema in so zato še naprej rasli. Poraženci pa so se potisnili v podolgovate in morda ležali na drugi ravnini poti, ostali so na dieti stradanja.
Zaključek o različnih starosti vzorcev potrjujejo tudi z zmenki glede vsebnosti radioaktivnih izotopov.
Vendar pa ni mogoče reči, da novi model nima težav. Na primer, pred njo so težka vprašanja v zvezi s tvorbo lune. "Vesti. Nauka" (nauka.vesti.ru) je podrobno povedal o trku Zemlje s Theio, ki je rodila naš satelit. Običajno velja, da je bila Theia veliko manjša od Zemlje, vendar iz teorije avtorjev izhaja, da sta trčili dve telesi iste mase. To ni v skladu z nekaterimi znanimi dejstvi.
Poleg tega obstajajo študije, ki kažejo, da se je priliv snovi iz zunanjega dela protoplanetarnega diska ustavil že v prvih milijonih let svojega obstoja zaradi nastanka Proto-Jupitra. Sestave hondritov v okviru avtorskega modela ni enostavno razložiti.
Verjetno v sestavljanki z naslovom "Oblikovanje osončja" še vedno manjka nekaj pomembnih kosov, brez katerih modela, ki bi odgovarjal na vsa vprašanja, ni mogoče zgraditi.
Anatoly Glyantsev