(ETH Zürich) Es steht außer Frage, dass junge Sonnensysteme chaotische Orte sind. Kaskadenartige Kollisionen prägten unser junges Sonnensystem, da Steine, Felsbrocken und Planetesimale wiederholt kollidierten.
A neue Studie Basierend auf Asteroidenbrocken, die auf die Erde stürzten, wird ein Teil dieses Chaos zeitlich dargestellt.
Astronomen wissen, dass Asteroiden seit ihrer Entstehung im frühen Sonnensystem vor Milliarden von Jahren im Wesentlichen unverändert geblieben sind.
Sie sind wie felsige Zeitkapseln, die wissenschaftliche Hinweise aus dieser wichtigen Epoche enthalten, denn differenzierte Asteroiden hatten Mäntel, die ihr Inneres vor Weltraumverwitterung schützten.
Aber nicht alle Asteroiden blieben ganz.
Im Laufe der Zeit lösten wiederholte Kollisionen die Isoliermäntel von ihren Eisenkernen und zerschmetterten dann einige dieser Kerne in Stücke.
Einige dieser Stücke fielen auf die Erde. Gesteine, die aus dem Weltraum fielen, waren für die Menschen von großem Interesse und stellten in manchen Fällen eine wertvolle Ressource dar; König Tut wurde mit einem Dolch aus einem Eisenmeteorit begraben, und die Inuit in Grönland stellten daraus Werkzeuge her ein Eisenmeteorit seit Jahrhunderten.
Aufgrund der darin enthaltenen Informationen interessieren sich Wissenschaftler sehr für Eisenmeteoriten.
Eine neue Studie, die auf Eisenmeteoriten – Fragmenten aus dem Kern größerer Asteroiden – basiert, untersuchte Isotope von Palladium, Silber und Platin. Durch die Messung der Mengen dieser Isotope konnten die Autoren den Zeitpunkt einiger Ereignisse im frühen Sonnensystem genauer bestimmen.
Das Papier ' Die Auflösung des Sonnennebels wird durch Einschläge und Kernkühlung in Planetesimalen eingeschränkt ' wurde veröffentlicht in Naturastronomie . Die Hauptautorin ist Alison Hunt von der ETH Zürich und dem Nationalen Forschungsschwerpunkt (NFS) PlanetS.
„Frühere wissenschaftliche Studien haben gezeigt, dass Asteroiden im Sonnensystem seit ihrer Entstehung vor Milliarden von Jahren relativ unverändert geblieben sind“, sagt Hunt sagte . „Sie sind daher ein Archiv, in dem die Bedingungen des frühen Sonnensystems erhalten bleiben.“
Die alten Ägypter und die Inuit wussten nichts über Elemente, Isotope und Zerfallsketten, wir aber schon. Wir verstehen, wie verschiedene Elemente in Ketten in andere Elemente zerfallen, und wir wissen, wie lange es dauert.
Eine dieser Verfallsketten steht im Mittelpunkt dieser Arbeit: die Kurzlebigkeit 107 Pd– 107 Ag-Zerfallssystem. Diese Kette hat eine Halbwertszeit von etwa 6,5 Millionen Jahren und wird verwendet, um das Vorhandensein von kurzlebigen Stoffen festzustellen Nuklide aus dem frühen Sonnensystem.
Die Forscher sammelten Proben von 18 verschiedenen Eisenmeteoriten, die einst Teile der Eisenkerne von Asteroiden waren.
Dann isolierten sie das darin enthaltene Palladium, Silber und Platin und maßen mit einem Massenspektrometer die Konzentrationen verschiedener Isotope der drei Elemente. Ein bestimmtes Silberisotop ist für diese Forschung von entscheidender Bedeutung.
In den ersten Millionen Jahren der Geschichte des Sonnensystems erhitzten zerfallende radioaktive Isotope die metallischen Kerne von Asteroiden. Als sie abkühlten und mehr Isotope zerfielen, entstand ein Silberisotop ( 107 Ag) sammelte sich in den Kernen an. Die Forscher haben das Verhältnis von gemessen 107 Ag zu anderen Isotopen und ermittelte, wie schnell die Asteroid Kerne abgekühlt und wann.
Dies ist nicht das erste Mal, dass Forscher Asteroiden und Isotope auf diese Weise untersuchen. Aber frühere Studien berücksichtigten nicht die Auswirkungen der galaktischen kosmischen Strahlung (GCRs) auf die Isotopenverhältnisse.
GCRs können den Neutroneneinfangprozess während des Zerfalls stören und die Menge an Neutronen verringern 107 Ag und 109 Ag. Diese neuen Ergebnisse werden um GCR-Interferenzen korrigiert, indem auch Platinisotope gezählt werden.
„Unsere zusätzlichen Messungen der Platinisotopenhäufigkeit ermöglichten es uns, die Silberisotopenmessungen um Verzerrungen zu korrigieren, die durch die kosmische Strahlung der Proben im Weltraum verursacht wurden.“ „So konnten wir den Zeitpunkt der Kollisionen genauer als je zuvor datieren“, sagt Hunt gemeldet .
„Und zu unserer Überraschung wurden alle von uns untersuchten Asteroidenkerne fast gleichzeitig freigelegt, und zwar innerhalb eines Zeitraums von 7,8 bis 11,7 Millionen Jahren nach der Entstehung des Sonnensystems“, sagt Hunt sagte .
Eine Zeitspanne von 4 Millionen Jahren ist in der Astronomie kurz. Während dieser kurzen Zeitspanne wurden die Kerne aller gemessenen Asteroiden freigelegt, was bedeutete, dass Kollisionen mit anderen Objekten ihre Hüllen abstreiften. Ohne die Isoliermäntel kühlten alle Kerne gleichzeitig ab.
Andere Studien haben gezeigt, dass die Abkühlung schnell erfolgte, konnten den Zeitrahmen jedoch nicht so eindeutig eingrenzen.
Damit die Asteroiden die vom Team gefundenen Isotopenverhältnisse aufwiesen, musste das Sonnensystem ein sehr chaotischer Ort sein, mit einer Zeitspanne häufiger Kollisionen, die den Asteroiden die Hüllen abstreifte.
„Zu dieser Zeit schien alles zusammenzubrechen“, sagte Hunt sagt . „Und wir wollten wissen, warum“, fügt sie hinzu.
Warum sollte es eine Zeit solch chaotischer Kollisionen geben? Dem Papier zufolge gibt es mehrere Möglichkeiten.
Die erste Möglichkeit betrifft die Riesenplaneten des Sonnensystems. Wenn sie zu diesem Zeitpunkt gewandert wären oder irgendwie instabil gewesen wären, hätten sie das innere Sonnensystem neu organisieren, kleine Körper wie Asteroiden zerstören und eine Periode verstärkter Kollisionen auslösen können. Dieses Szenario heißt Schönes Modell .
Die andere Möglichkeit ist der Gaswiderstand Sonnennebel .
Als die Sonne ein Protostern war, war sie wie andere Sterne von einer Wolke aus Gas und Staub umgeben, die als Sonnennebel bezeichnet wird. Die Scheibe enthielt die Asteroiden, und schließlich würden sich dort auch die Planeten bilden. Aber die Scheibe veränderte sich in den ersten paar Millionen Jahren des Sonnensystems.
Anfangs war das Gas dicht, was die Bewegung von Dingen wie Asteroiden und Planetesimalen durch den Gaswiderstand verlangsamte. Aber als die Sonne in Gang kam, erzeugte sie mehr Sonnenwind und Strahlung.
Der Sonnennebel war immer noch da, aber der Sonnenwind und die Strahlung drückten auf ihn und lösten ihn auf. Als es sich auflöste, wurde es weniger dicht und es gab weniger Widerstand auf Objekte.
Ohne die dämpfende Wirkung von dichtem Gas beschleunigten Asteroiden und kollidierten häufiger miteinander.
Laut Hunt und ihren Kollegen ist die Reduzierung des Gaswiderstands dafür verantwortlich.
„Die Theorie, die diese energetische Frühphase des Sonnensystems am besten erklärt, besagt, dass sie hauptsächlich durch die Auflösung des sogenannten Sonnennebels verursacht wurde“, so Mitautorin der Studie, Maria Schönbächler erklärt .
„Dieser Sonnennebel ist der Rest des Gases, das von der kosmischen Wolke übrig geblieben ist, aus der die Sonne entstand.“ „Ein paar Millionen Jahre lang kreiste es noch um die junge Sonne, bis es von Sonnenwinden und Strahlung weggeblasen wurde“, sagt Schönbächler sagte .
„Unsere Arbeit zeigt, wie Verbesserungen der Labormesstechniken es uns ermöglichen, auf Schlüsselprozesse zu schließen, die im frühen Sonnensystem stattfanden – wie den wahrscheinlichen Zeitpunkt, zu dem der Sonnennebel verschwunden war.“ Planeten wie die Erde befanden sich zu dieser Zeit noch im Entstehungsprozess. „Letztendlich kann uns das dabei helfen, die Entstehung unserer eigenen Planeten besser zu verstehen, uns aber auch Einblicke in andere außerhalb unseres Sonnensystems geben“, sagt Schönbächler abgeschlossen .
Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht von Universum heute . Lies das originaler Artikel .