Каша из железа, никеля и кальция

Куда мигрировал Юпитер, как испарения образовывали металлическую «кашу» и что такое хондриты и бенкуббиниты, рассказывает Indicator.Ru.

Объединенная группа астрофизиков из различных университетов США раскрыла тайну рождения редчайших метеоритов, так называемых бенкуббинитов. Промоделировав процесс рождения газовых гигантов Солнечной системы с помощью новой компьютерной программы, они обнаружили связь между их образованием и возникновением нового метеоритного семейства. Статью о своей работе они опубликовали в последнем номере журнала Science.

Бенкуббинитами называют редкую разновидность хондритов — наиболее распространенных углистых каменных метеоритов. Отличает эту разновидность аномально высокое содержание металлов: железа, никеля, хрома и кобальта. Столь странное название происходит от одного из первых метеоритов этого класса по имени Бенкаббин (Bencubbin), найденного в Австралии в 1930 году. До сих пор происхождение бенкуббинитов оставалось загадкой, и в рамках существующих теорий формирования солнечной системы они вообще не могли образоваться.

Когда ученые пытались смоделировать процессы возникновения планет из протопланетного газопылевого диска вокруг Солнца, называемого Солнечной туманностью и существовавшего первые пять миллионов лет существования Вселенной, их программы воспринимали соударение космических объектов как их простое соединение с соответствующим ростом размера и массы. Авторы статьи воспользовались для этого недавно появившейся методикой, учитывающей силу столкновения этих объектов, в результате которого часть их массы могла унестись в пространство.

Такое моделирование в отношении Юпитера привело к любопытному результату. Оказалось, что в ходе роста газовых гигантов они разгоняют летающие поблизости камни до высоких скоростей, в то время как солнечная туманность, наоборот, их тормозит. Оказалось также, что спустя 4,5-5 миллионов лет с момента, когда началось образование планет, ядро Юпитера уже успело сформироваться до величины примерно в десять земных масс и, увлекаемое газом солнечной туманности, оно медленно мигрировало по направлению к Солнцу. Все эти обстоятельства привели к тому, что на удивительно короткое время, исчисляемое несколькими сотнями тысячелетий, скорость соударения планетных зародышей, находившихся поблизости, резко возросла, и при их столкновениях значительная часть накопившейся в них массы, содержащей железо, никель и кальций, испарялась, образуя молекулярную «кашу», из которой впоследствии возникли метеориты с тем самым составом, что и бенкуббиниты.

Авторы статьи приводят пример такого столкновения в те самые полмиллиона лет. По их расчетам, при соударении двух тел с диаметрами 90 и 300 километров на скорости 33 км/с, должно было испариться от 30 до 60% их массы.

Согласно полученным ими данным, после того как сформировались ядра газовых гигантов и возник пик скоростей соударения в период 4,8±0,3 миллиона лет от начала становления Солнечной системы, означавший эпоху рождения бенкуббинитов, миграция этих планет резко замедлилась и солнечная туманность очень быстро — за сотни тысяч лет — рассеялась. Эти оценки совпадают с данными астрономических наблюдений за скоплениями молодых звезд, показывающими, что время жизни протопланетных дисков вокруг звезд с массой Солнца составляет как раз около пяти миллионов лет. По их оценкам также выходит, что процесс рождения планет, во всяком случае процесс рождения газовых гигантов, протекал несколько медленнее, чем считалось до сих пор.