Солнечная система сформировалась менее чем за 200000 лет

Очень давно — примерно 4,5 миллиарда лет — наше Солнце и солнечная система сформировались за короткий промежуток времени в 200 000 лет. К такому выводу пришла группа ученых Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL) после изучения изотопов элемента молибдена, обнаруженного в метеоритах.

Материал, из которого состоит Солнце и остальная часть Солнечной системы, образовался в результате коллапса большого облака газа и пыли около 4,5 миллиардов лет назад. Наблюдая за другими звездными системами, которые сформировались так же, как наша, астрономы подсчитали, что, вероятно, потребуется около 1-2 миллионов лет для коллапса облака и зажигания звезды, но это первое исследование, которое может дать цифры по нашей солнечной системе.

«Раньше сроки формирования нашей Солнечной системы не были известны», — сказал космохимик LLNL Грег Бреннека, ведущий автор статьи, опубликованной в Science.

«Наша работа показывает, что коллапс, который привел к формированию Солнечной системы, произошел очень быстро, менее чем за 200 000 лет. Если мы масштабируем все это до продолжительности жизни человека, формирование Солнечной системы будет сравнимо с беременностью продолжительностью около 12 часов вместо девяти месяцев. Это был быстрый процесс».

Самые старые датированные твердые вещества в Солнечной системе — это включения, богатые кальцием и алюминием (CAI), и эти образцы являются прямым свидетельством образования Солнечной системы.

Такие включения размером от микрометра до сантиметра в метеоритах образовались в высокотемпературной среде (более 1300 Кельвинов), вероятно, около молодого Солнца. Затем они были перенесены в регион, где образовались углеродистые хондритовые метеориты (и их родительские тела), где они находятся сегодня. Большинство CAI сформировались 4,567 миллиарда лет назад, в период от 40 000 до 200 000 лет.

Именно здесь на помощь приходит команда LLNL. Международная группа ученых измерила изотопный состав молибдена (Mo) и состав микроэлементов различных CAI, взятых из углеродистых хондритовых метеоритов, включая Альенде, крупнейший углеродистый хондрит, обнаруженный на Земле.

Поскольку они обнаружили, что различные изотопные составы молибдена в CAI охватывают весь диапазон материала, который образовался в протопланетном диске, а не только небольшую часть, эти включения должны были образоваться в период схлопывания облаков.

Поскольку наблюдаемый промежуток времени аккреции звезд (1-2 миллиона лет) намного больше, чем потребовалось для формирования CAI, ученые смогли точно определить, какая астрономическая фаза в формировании Солнечной системы была зафиксирована образованием CAI и, в конечном итоге, как быстро образовался материал, из которого состоит Солнечная система.

Gregory A. Brennecka et al. Astronomical context of Solar System formation from molybdenum isotopes in meteorite inclusions, Science (2020). DOI: 10.1126/science.aaz8482