Результати вивчення метеоритів дають змогу припустити, що катастрофічна «нестабільність» сталася приблизно під час формування Місяця.
У своїй молодості Сонячна система зазнала значних потрясінь: гравітаційні перетягування між планетами-гігантами зрушили їх із орбіт, спричинивши переміщення орбіти Юпітера ближче до Сонця, тоді як Сатурн, Уран і Нептун були відкинуті назовні. Сила тяжіння шалених гігантів викинула Плутон та інші крижані тіла до поясу Койпера, забезпечила поясу астероїдів його теперішнє розташування та змусила незліченну кількість тіл зруйнуватися у внутрішній частині Сонячної системи.
Протягом багатьох років дослідники, зважаючи на вік ударних кратерів на Місяці, вважали, що ця «нестабільність планети-гіганта» («giant planet instability») сталася через 600 мільйонів років після появи Сонячної системи 4,57 мільярда років тому. Останнім часом з’явилося багато доказів того, що це сталося набагато раніше. І тепер деякі дослідники орієнтуються на більш точну дату — лише через 60 мільйонів років після формування Сонячної системи. Такі висновки вони зробили на основі аналізу рідкісних метеоритів, що походять із давнього сімейства астероїдів. Статтю науковців оприлюднив журнал Science. Інші нещодавні роботи, схоже, підтверджують цю дату: історія зіткнення звичайних метеоритів, історія формування крижаної карликової планети Хаумеа та найдавніші відомі мінеральні кристали, знайдені в місячних породах. «Якщо зібрати все разом, матимемо багато доказів того, що вплив відбувався приблизно через 60 мільйонів років», — сказав Стівен Деш (Steven Desch), астрофізик з Аризонського університету.
Датування події — це не просто бухгалтерська вправа. Хаос міг би вплинути на розмір, розташування та склад землеподібних планет, і багато дослідників вважають, що це також могло б пояснити, чому приблизно в цей час протопланета розміром з Марс врізалася в Землю, утворивши Місяць. «Якщо ми зможемо точно визначити, коли це сталося, тоді ми зможемо сказати щось і про те, чому», — зауважив Ґрем Едвардс (Graham Edwards), космохімік з Дартмутського коледжу.
Справа далеко не закрита. Ще до появи статті в Science інші дослідники зібрали спростування її висновків, припускаючи, що діапазон можливих дат є набагато менш певним, ніж пропонують автори. В іншій статті, поданій до Nature Astronomy, висловлено припущення, що нестабільність почалася ще раніше, лише через 11 мільйонів років після формування Сонячної системи. «Дуже важко сказати, хто в цьому має рацію», — сказав Метью Клемент (Matthew Clement), астрофізик з лабораторії прикладної фізики Університету Джона Гопкінса та співавтор статті зі спростуванням, яку опублікували в arXiv. «Все це величезна гра помилок».
Наукова стаття в Science є кульмінацією понад півдесятилітньої роботи. У 2019 р. кілька її співавторів повідомили про відкриття сімейства астероїдів під назвою Атор, які виникли внаслідок розпаду стародавнього небесного тіла. У 2022 році було з’ясовано, що хімічний склад астероїдів, визначений за допомогою телескопічних спостережень, збігався з набором рідкісних метеоритів, які називаються EL (англ. low enstatite — низький вміст енстатиту) енстатитовими хондритами. Збіг означав, що дослідники могли використовувати ізотопні підказки в цих метеоритах, щоб розгадати історію материнського тіла астероїдів.
Вивчаючи радіоактивний розпад двох систем ізотопів, які кристалізуються при різних температурах і дають змогу визначити історію нагрівання та охолодження материнського тіла Атора, дослідники з Гейдельберзького університету в 2022 році виявили, що воно кристалізувалося лише через 2 мільйони років після формування Сонця і, мабуть, було непорушеним щонайменше 60 мільйонів років. Лише після цього моменту могли початися зміни: воно було розбите внаслідок зіткненням і зміщене назовні до поясу астероїдів, де наступні зіткнення спричинили формування родини Атора і спрямували б її частину до Землі. «Ми не змогли знайти нічого іншого, що могло б відправити ці метеорити на Землю», — зазначила Кріса Авделліду (Chrysa Avdellidou), планетолог з Лестерського університету, яка керувала новим дослідженням.
Дата в 60 мільйонів років одразу вразила Алессандро Морбіделлі (Alessandro Morbidelli), планетолога з Університету Лазурного берега. Два десятиліття тому він допоміг розробити комп’ютерні моделі, що показували, як мігрували планети-гіганти. Історія Атора вказала на часові рамки, адже ніщо, крім нестабільності, не могло зрушити це тіло. «Найімовірніше, в цей момент планети-гіганти стали нестабільними», — сказав Алессандро. І справді, коли він і його співавтори збудували п’ять різних моделей еволюції Сонячної системи в новому дослідженні, «цифри збіглися майже дивом», зазначив науковець.
Цей термін підтверджує і дослідження, результати якого опубліковано минулого року в Geochimica et Cosmochimica Acta. У ньому вчені розглядали історію охолодження L-хондритів, одного з найпоширеніших типів метеоритів. Вони також вказують на явний сплеск зіткнень, що відбулися приблизно 60 мільйонів років тому, сказав Марко Дельбо (Marco Delbo), планетолог з Університету Лазурного берега. «Щось трапилося, будь то один удар чи серія ударів, у цей відтинок часу». Крім цього, у 2022 р. Деш та його колеги виявили, що вони можуть пояснити високу швидкість обертання та витягнуту форму Хаумеа, крижаного тіла за Нептуном, лише якщо нестабільність приблизно в цей час зменшила його здатність збирати каміння та лід і спричинила викид їх до пустелі зовнішньої Сонячної системи. І хоча дебати щодо часу формування Місяця досі тривають, міцні кристали циркону в місячних породах дають змогу припустити, що це могло статися в той самий час.
Автори статті, де висловлено сумніви щодо нових результатів, не сумніваються в сценарії, який склали Авделліду та її співавтори, але кажуть, що вони занадто сильно покладаються на один доказ — Атор. «Усі логічні кроки в порядку», — сказав Клемент. «Я гадаю, що вони просто втрачають частину історії». Коли критики досліджували ширший діапазон можливостей у комп’ютерних моделях, 60 мільйонів років тому були найвірогіднішою датою нестабільності, але існує багато сценаріїв, коли подія відбувається пізніше чи раніше.
Докази в роботі, результати якої подано до Nature Astronomy, свідчать про більш ранню дату. Едвардс і його колеги об’єднали наявні записи про радіоактивний калій і його розпад на аргон в майже 100 метеоритах, які виникли поблизу внутрішніх планет. Це своєрідний «лічильник», яким можна з’ясовувати час зіткнень з виділенням тепла. Дати свідчать про те, що удари, які зруйнували материнські об’єкти, відбулися напрочуд рано, найімовірніше, через міграцію планети-гіганта через 11 мільйонів років, саме тоді, коли завершувалося формування внутрішніх планет. Така рання подія могла б пояснити напрочуд низьку масу Марса та поясу астероїдів, оскільки вона знищила б потенційні «будівельні блоки» небесних тіл.
Незалежно від того, на якій даті врешті зупиняться дослідники, «галузь досліджень перебуває у справді захопливому місці», — зазначив Едвардс. З’являються нові види доказів. Наприклад, Клемент вважає, що супутники Юпітера чи Урана, які легко можуть бути вирвані під час міграції, можуть містити підказки щодо того, коли це трапилося. Тим часом кількість відомих астероїдів зростає і може дати нові підказки. Науковці, які працюють з Європейським космічним телескопом Gaia («Ґайя») нещодавно опублікували приблизний хімічний склад майже 60 000 астероїдів. І коли обсерваторія Віри С. Рубін наступного року побачить небо в Чилі, кількість відомих астероїдів, найімовірніше, збільшиться щонайменше удвічі. «У нас там буде нова історія», — сказала Авделліду.
За інф. з сайту www.science.org
