Asteroida Ryugu pomaga lepiej zrozumieć zewnętrzny Układ Słoneczny
Drobne odłamki z asteroidy Ryugu ujawniły wskazówki dotyczące sił magnetycznych, które ukształtowały odległe obszary Układu Słonecznego ponad 4,6 miliarda lat temu.
Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) przeanalizowali próbki z asteroidy Ryugu, które zostały zebrane przez misję Hayabusa2 Japońskiej Agencji Eksploracji Aerokosmicznej (JAXA) i przetransportowane na Ziemię w 2020 roku. Badacze uważają, że Ryugu uformowała się na skraju wczesnego Układu Słonecznego, zanim migrowała w kierunku pasa planetoid (obszar Układu Słonecznego, znajdujący się między orbitami Marsa i Jowisza), ostatecznie osiadając na orbicie między Ziemią a Marsem. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie AGU Advances.
Astronomowie przeanalizowali odłamki Ryugu pod kątem oznak jakiegokolwiek starożytnego pola magnetycznego, które mogło być obecne, gdy asteroida po raz pierwszy nabrała kształtu. Wyniki sugerują, że jeśli istniało pole magnetyczne, to było ono bardzo słabe. Zdaniem badaczy, co najwyżej miałoby ono wartość około 15 mikrotesli (dzisiejsze pole magnetyczne Ziemi wynosi około 50 mikrotesli).
Naukowcy jednak oszacowali, że nawet tak niskie natężenie pola wystarczyłoby do zebrania pierwotnego gazu i pyłu, aby uformować asteroidy zewnętrznego Układu Słonecznego i potencjalnie odegrać rolę w tworzeniu gigantycznych planet, od Jowisza po Neptuna.
Mimo to naukowcy szacują, że tak niskie natężenie pola wystarczyłoby do zebrania pierwotnego gazu i pyłu, aby uformować asteroidy zewnętrznego Układu Słonecznego i potencjalnie odegrać rolę w tworzeniu gigantycznych planet, od Jowisza do Neptuna.
Wyniki badania sugerują, że zewnętrzny Układ Słoneczny prawdopodobnie posiadał słabe pole magnetyczne. Naukowcy wiedzieli już, że ukształtowało ono wewnętrzny region, w którym uformowała się Ziemia i planety skaliste. Ale do tej pory nie było jasne czy taki wpływ magnetyczny rozciągał się na bardziej odległe obszary.
„Pokazujemy, że wszędzie, gdzie teraz patrzymy, istniało jakieś pole magnetyczne, które było odpowiedzialne za doprowadzenie masy do miejsca, w którym uformowało się Słońce i planety. Ma to teraz zastosowanie do planet zewnętrznego Układu Słonecznego” – mówi Benjamin Weiss z MIT.
Około 4,6 miliarda lat temu Układ Słoneczny uformował się z gęstego obłoku międzygwiezdnego gazu i pyłu, który zapadł się w wirujący dysk materii. Większość niej grawitowała w kierunku środka dysku, tworząc Słońce. Inne fragmenty utworzyły słoneczną mgławicę wirującego, zjonizowanego gazu. Naukowcy podejrzewają, że interakcje między nowo powstałym Słońcem a zjonizowanym dyskiem wygenerowały pole magnetyczne, które przechodziło przez mgławicę, wspomagając akrecję i przyciągając materię do środka, tworząc planety, asteroidy i księżyce.
„To pole mgławicowe zniknęło około trzech do czterech milionów lat po uformowaniu się Układu Słonecznego i jesteśmy zafascynowani tym, w jaki sposób odegrało ono rolę we wczesnym formowaniu się planet” – podkreśla Elias Mansbach z MIT.
Naukowcy wcześniej ustalili, że pole magnetyczne było obecne w całym wewnętrznym Układzie Słonecznym – regionie, który rozciągał się od Słońca do około 7 jednostek astronomicznych (AU), aż do miejsca, w którym dziś znajduje się Jowisz. (Intensywność tego wewnętrznego pola mgławicowego wahała się od 50 do 200 mikrotesli i prawdopodobnie miała wpływ na formowanie się wewnętrznych planet skalistych). Założenia dotyczące wczesnego pola magnetycznego astronomowie oparli na badaniach meteorytów, które wylądowały na Ziemi, i które zapewne powstały w wewnętrznej mgławicy.
„Ale jak daleko rozciągało się to pole magnetyczne i jaką rolę odgrywało w bardziej odległych regionach, wciąż nie jest pewne, ponieważ nie było wielu próbek, które mogłyby nam powiedzieć o zewnętrznym Układzie Słonecznym” – mówi Mansbach.
Naukowcy mieli okazję przeanalizować próbki z zewnętrznego Układu Słonecznego dzięki Ryugu, asteroidy, która prawdopodobnie uformowała się we wczesnym zewnętrznym Układzie Słonecznym, poza 7 AU, i ostatecznie została umieszczona na orbicie w pobliżu Ziemi. W grudniu 2020 r. misja Hayabusa2 JAXA dostarczyła jej fragmenty na Ziemię, dając badaczom pierwsze spojrzenie na potencjalny relikt wczesnego zewnętrznego Układu Słonecznego.
Astronomowie wykorzystali kilka odłamków, każdy o wielkości około milimetra. Umieścili cząstki w magnetometrze – instrumencie, który mierzy siłę i kierunek namagnesowania próbki. Następnie zastosowali zmienne pole magnetyczne, aby stopniowo rozmagnesować każdą drobinę.
Okazało się, że próbki nie miały wyraźnych śladów zachowanego pola magnetycznego. Zdaniem naukowców sugerowało to, że albo nie było pola mgławicowego w zewnętrznym Układzie Słonecznym, w którym asteroida uformowała się po raz pierwszy, albo pole było tak słabe, że nie zostało zarejestrowane w jej próbce. Jeśli to drugie jest prawdą, badacze szacują, że tak słabe pole miałoby intensywność nie większą niż 15 mikrotesli.
Astronomowie ponownie przeanalizowali również dane z wcześniej badanych meteorytów. W szczególności przyjrzeli się „niezgrupowanym chondrytom węglistym” – meteorytom, które mają cechy formowania się w zewnętrznym Układzie Słonecznym. Naukowcy oszacowali, że próbki nie były wystarczająco stare, aby mogły powstać przed zniknięciem mgławicy słonecznej. Wszelkie zapisy pola magnetycznego zawarte we fragmentach nie odzwierciedlałyby zatem pola mgławicowego. Jednak badacze poddali je analizie raz jeszcze.
„Ponownie zbadaliśmy wiek tych próbek i stwierdziliśmy, że znajdują się one bliżej początku Układu Słonecznego niż wcześniej sądzono. Uważamy, że próbki te pochodzą z tego odległego zewnętrznego regionu. A jedna z tych próbek faktycznie ma dodatnią detekcję pola około 5 mikrotesli, co jest zgodne z górną granicą 15 mikrotesli” – zaznacza Mansbach.
Ponowne badanie starszych próbek, w połączeniu z nowymi cząstkami Ryugu, sugeruje zdaniem astronomów, że zewnętrzny Układ Słoneczny, poza 7 AU, miał bardzo słabe pole magnetyczne, które było jednak wystarczająco silne, aby przyciągnąć materię z peryferii, aby ostatecznie utworzyć zewnętrzne ciała planetarne, od Jowisza do Neptuna.
Emil Gołoś
