Martin Schiller i Martin Bizzarro sa Sveučilišta u Kopenhagenu i Vera Assis Fernandes iz Prirodoslovnog muzeja u Berlinu predložili su novi model Sunčevog sustava kako bi objasnili razlike u izotopskom sastavu planeta. Autori odbacuju pretpostavku da su veliki i mali predmeti rasli istovremeno, ali različitim brzinama, i vjeruju da je rast malih tijela završio ranije od velikih.
Gotovo svi stručnjaci danas vjeruju da su Sunce i planeti nastali iz jednog protoplanetarnog oblaka. 99,9% mase ovog diska palo je na svjetiljku. Kad je sunce izlazilo, solarni je vjetar protjerao lagani vodik i helij iz neposredne blizine zvijezde, pa su plinski divovi sada izvan orbite Marsa.
Pod zracima mlade zvijezde protoplanetarna prašina sinterirala se u granule zvane kondrule. Skupljajući se, ove granule formirale su sitno kamenje - hondrite. Usput, upravo taj "građevinski otpad" čini 90% meteorita koji se nalaze na Zemlji.
Postupno su se kondriti stezali u veća i veća tijela - planetesimal. Gravitacija im je osigurala priliv svježeg materijala, a ti su "embriji" rasli sve dok najveći od njih nisu postali planeti, a ostali - asteroidi. Kad su se rezerve kozmičke prašine u protoplanetarnom disku ispraznile, rast tijela u Sunčevom sustavu završio je.
Klasična teorija pretpostavlja da su sva tijela u Sunčevom sustavu rasla u isto vrijeme, ali različitim brzinama. Što je tijelo masivnije, to će snažnija njegova gravitacija i više okolnih tvari sakupljati, što rezultira time da još više povećava svoju veličinu. To je načelo snježne kugle ili, znanstveno, pozitivne povratne informacije. Ovim se zakonom regulira rast gradova (ljudi radije odlaze u mega-gradove, gdje ima više novca i mogućnosti, zbog čega rastu još više), učestalost jezika (što više ljudi jezik poznaje, više poticaja za učenje), i tako dalje.
Ne dovodeći u pitanje ostatak teorije, Schiller i njegovi kolege odbacuju ovaj model rasta. Prema njihovom mišljenju, mala tijela nisu uspjela rasti, jer su ranije završila ljepljenje materijala (kako kažu stručnjaci, prirast).
Kao što časopis Nature piše u pregledu rada, autori su bili nadahnuti razlikom izotopskog sastava različitih tijela sunčevog sustava. Naime, autori su proučavali omjer izotopa kalcija 48Ca i 44Ca na Zemlji, Marsu, Vesti te u uzorcima rijetkih vrsta meteorita: ureilita i angrita.
Ako su svi planeti i asteroidi nastali u jednom procesu iz iste kozmičke prašine, zašto je omjer ovih izotopa različit? To je obično povezano s različitim udaljenostima do Sunca i, prema tome, različitim temperaturama.
Promotivni video:
Međutim, autori su otkrili da omjer izotopa kalcija ovisi o masi nebeskog tijela. Mnoge Zemlje, Marsa i Veste poznate su iz astronomskih promatranja, a približnu masu objekata, čiji su fragmenti meteoriti, rekonstruirali su znanstvenici na temelju svojstava "nebeskih gostiju".
Odnos izotopa 48 Ca / 44 Ca sekundi mjeri se µ48Ca. Izračunava se na sljedeći način: μ 48 Ca = (48 Ca / 44 Ca nebesko tijelo - 48 Ca / 44 Ca Zemlja) / (48 Ca / 44 Ca Zemlja). Zbog činjenice da su razlike u izotopnom sastavu male, μ 48 Ca mjeri se u dijelovima na milijun (ppm). Po definiciji, za Zemlju μ 48 Ca = 0, a za druga tijela ta vrijednost može biti i pozitivna i negativna.
Schiller i njegove kolege sugerirali su da unutarnji dio protoplanetarnog diska, smješten unutar Jupiterove trenutne orbite, ima niske µ 48 Ca vrijednosti od oko minus 150 ppm). Ovaj materijal bio je dovoljan da planetezimalima naraste do veličine tijela - domovine Ureilita (promjera 200 kilometara).
Tada su neka od tih tijela prestala rasti. Oni koji su nastavili rasti povećavali su svoju masu već zbog vanjskog dijela diska s µ 48 Ca, oko 200 ppm (vrijednost tipična za hondrite koji su se formirali izvan Jupiterove orbite). Stoga, što je duže trajao rast, veća je bila konačna vrijednost µ 48 Ca. Vesta, zaustavljena na promjeru od 530 kilometara, ima minus 100 ppm, Mars - minus 20 ppm, a Zemlja, kao što je već spomenuto, 0 ppm.
Međutim, koja je bila sila zbog koje su neka od tih tijela prestala rasti? To bi mogla biti složena gravitacijska interakcija između "embrija planeta", mijenjajući njihove putanje. Trenutni planeti su sa svojim skoro kružnim orbitama ležali u ravnini protoplanetarnog diska lutali najbogatijim regijama urođenog sustava i stoga nastavili rasti. Gubitnici su, međutim, istisnuti u izdužene i možda ležeći u drugoj ravnini putanje, ostali na dijeti gladovanja.
Zaključak o različitim dobima uzoraka potvrđuje se i datiranjem sadržajem radioaktivnih izotopa.
Međutim, ne može se reći da s novim modelom nema problema. Na primjer, postavljaju joj se teška pitanja u vezi s stvaranjem mjeseca. "Vesti. Nauka" (nauka.vesti.ru) detaljno je ispričala o sudaru Zemlje s Theijom, koja je rodila naš satelit. Obično se vjeruje da je Theia bila znatno manja od Zemlje, ali iz teorije autora proizlazi da su se sudarila dva tijela iste mase. To nije u skladu s nekim poznatim činjenicama.
Pored toga, postoje studije koje pokazuju da je priliv materije iz vanjskog dijela protoplanetarnog diska zaustavio već u prvim milionima godina svog postojanja uslijed stvaranja Proto-Jupitera. Nije lako objasniti sastav hondrita unutar okvira autorskih modela.
Vjerojatno u zagonetki pod nazivom "Formiranje Sunčevog sustava" još uvijek nedostaje nekoliko važnih dijelova bez kojih se ne može izgraditi model koji bi odgovarao na sva pitanja.
Anatoly Glyantsev
