Найдавніші в Сонячній системі мінерали розповіли, яким було Сонце до народження Землі

Досліджені кристали утворилися в протопланетному диску пізніше Сонця, але раніше Землі.

Унікальне дослідження дозволило зафіксувати сліди сонячної активності в метеоритах, що утворилися раніше нашої планети. Досягнення описано в науковій статті, опублікованій в журналі Nature Astronomy групою на чолі з Левке Кёпом (Levke Kööp) із Чиказького університету.

Сьогодні практично всі фахівці вважають, що Сонце, планети та інші тіла Сонячної системи сформувалися з одного і того ж протопланетного диска. Безліч таких дисків виявлено у інших зірок.

Спостереження за подібними системами показують, що новонароджені світила надзвичайно активні. Вони породжують куди більше зоряного вітру і корональних викидів, ніж їх побратими. Природно припустити, що і Сонце на зорі тих часів вело себе подібним чином. Але прямих доказів того до сьогоднішнього дня не було.

"Сонце було дуже активне в ранньому періоді життя: воно частіше продукувало і випускало більш інтенсивний потік заряджених частинок.

"Машиною часу" для астрономів служать метеорити, що сформувалися раніше Землі. Особливо фахівців цікавлять небесні камені, що містять кальцій і алюміній. У них зустрічаються включення ізотопів (наприклад, берилію-10), які могли бути породжені ядерними реакціями з енергійними протонами сонячного вітру.

Однак в'їдливі фахівці запропонували альтернативні механізми накопичення в метеоритах цих речовин.

Їх отримала група Кёпа, вивчаючи кристали хібоніта (hibonite) в метеоритах. Вони утворилися, коли протопланетний диск тільки почав остигати.

"Це, ймовірно, перші мінерали, що утворилися в Сонячній системі", - припускає Хек.

"Найбільші мінеральні зерна з давніх метеоритів всього в кілька разів більше діаметру людської волосини. Коли ми дивимося на групу цих зерен під мікроскопом, зерна хібоніта виглядають як маленькі світло-блакитні кристали. Вони досить гарні, - говорить співавтор дослідження Енді Девіс (Andy Davis ) із Чиказького університету. - Ці кристали містять такі елементи, як кальцій і алюміній".

Дослідники виявили в хібоніте віком понад 4,5 мільярда років гелій і неон. Це інертні гази, вони не вступають практично ні в які хімічні реакції, тому механізм їх появи в метеоритах не міг бути хімічним. Це гази, а не тверді частинки, тому вони не могли "прилипнути" до грудки речовини за рахунок гравітації. Єдиний правдоподібний механізм їх утворення пов'язаний з ядерними реакціями. Енергійні протони сонячного вітру врізалися в атоми кальцію і алюмінію, створюючи неон і гелій.

Ці гази в метеоритах шукали не раз, але не знаходили. Однак це не збентежило дослідників.

"Якщо в минулому люди цього не бачили, це не означає, що їх [газів] там не було, це може означати, що у них просто були недостатньо чутливі інструменти для пошуку", - зазначає Кёп.

У новому дослідженні група використовувала мас-спектрометр унікальної чутливості і значних габаритів. Лазер робив зразок, і прилад визначив його хімічний склад.

Прийнявши до уваги фізичні і хімічні властивості зразка, астрономи зробили висновок, що він утворився на значній відстані від Сонця. Проте він містить сліди ядерних реакцій з енергійними протонами. Це означає, що потік сонячного вітру тоді був набагато інтенсивніший, ніж зараз.