Një Hendek Misterioz Brenda Diskut Protoplanetar të Sistemit Diellor

Në sistemin e hershëm diellor, një “disk protoplanetar” me pluhur dhe gaz rrotullohej rreth diellit dhe përfundimisht u bashkua me planetët që njohim sot.

Një analizë e re e meteoritëve të lashtë nga shkencëtarët në MIT dhe gjetkë sugjeron se një hendek misterioz ekzistonte brenda këtij disku rreth 4.567 miliardë vjet më parë, pranë vendit ku banon brezi i asteroidëve sot.

Rezultatet e ekipit, të publikuara më 15 tetor 2021, në Science Advances, japin dëshmi të drejtpërdrejta për këtë hendek.

“Gjatë dekadës së fundit, vëzhgimet kanë treguar se zgavrat, boshllëqet dhe unazat janë të zakonshme në disqet rreth yjeve të tjerë të rinj,” thotë Benjamin Weiss, profesor i shkencave planetare në Departamentin e Tokës, Shkencave Atmosferike dhe Planetare (EAPS) të MIT. “Këto janë nënshkrime të rëndësishme por të kuptuara dobët të proceseve fizike me të cilat gazi dhe pluhuri shndërrohen në diellin e ri dhe planetët.”

Po ashtu shkaku i një hendeku të tillë në sistemin tonë diellor mbetet një mister. Një mundësi është se Jupiteri mund të ketë qenë një ndikim. Ndërsa gjiganti i gazit mori formë, tërheqja e tij e madhe gravitacionale mund të kishte shtyrë gazin dhe pluhurin në periferi, duke lënë pas një hendek në diskun në zhvillim.

Një shpjegim tjetër mund të ketë të bëjë me erërat që dalin nga sipërfaqja e diskut. Sistemet e hershme planetare qeverisen nga fusha të forta magnetike. Kur këto fusha ndërveprojnë me një disk rrotullues gazi dhe pluhuri, ato mund të prodhojnë erëra mjaft të fuqishme për të nxjerrë materialin jashtë, duke lënë pas një boshllëk në disk.

Pavarësisht nga origjina e tij, një hendek në sistemin e hershëm diellor ka të ngjarë të shërbejë si një kufi kozmik, duke mos lejuar që materiali në të dy anët e tij të ndërveprojë. Kjo ndarje fizike mund të ketë formësuar përbërjen e planetëve të sistemit diellor. Për shembull, në anën e brendshme të hendekut, gazi dhe pluhuri u bashkuan si planetët tokësorë, përfshirë Tokën dhe Marsin, ndërsa gazi dhe pluhuri zbritën në anën më të largët të hendekut të formuar në rajonet më të ngrira, si Jupiteri dhe gjigandët e tij fqinjë të gazit.

“Prettyshtë shumë e vështirë për të kapërcyer këtë hendek, dhe një planeti do të ketë nevojë për shumë çift rrotullues dhe vrull të jashtëm,” thotë autori kryesor dhe studenti i diplomuar i EAPS Cauê Borlina. “Pra, kjo siguron dëshmi se formimi i planetëve tanë ishte i kufizuar në rajone të veçanta në sistemin e hershëm diellor.”

Bashkëautorët e Weiss dhe Borlina përfshijnë Eduardo Lima, Nilanjan Chatterjee dhe Elias Mansbach nga MIT; James Bryson i Universitetit të Oksfordit; dhe Xue-Ning Bai të Universitetit Tsinghua.

Gjatë dekadës së fundit, shkencëtarët kanë vërejtur një ndarje kurioze në përbërjen e meteoritëve që kanë bërë rrugën drejt Tokës. Këta shkëmbinj hapësinorë fillimisht u formuan në kohë dhe vende të ndryshme ndërsa sistemi diellor po merrte formë. Ato që janë analizuar shfaqin një nga dy kombinimet e izotopeve. Rrallë janë gjetur meteoritë që shfaqin të dy – një enigmë e njohur si “dikotomia izotopike”.

Shkencëtarët kanë propozuar që kjo dikotomi mund të jetë rezultat i një hendeku në diskun e sistemit diellor të hershëm, por një hendek i tillë nuk është konfirmuar drejtpërdrejt.

Grupi i Weiss analizon meteoritët për shenja të fushave të lashta magnetike. Ndërsa një sistem i ri planetar merr formë, ai mbart me vete një fushë magnetike, forca dhe drejtimi i së cilës mund të ndryshojnë në varësi të proceseve të ndryshme brenda diskut në zhvillim. Ndërsa pluhuri i lashtë u grumbullua në kokrra të njohura si kondrule, elektronet brenda kondrullave u rreshtuan me fushën magnetike në të cilën u formuan.

Kondrulet mund të jenë më të vogla se diametri i flokëve të njeriut, dhe gjenden në meteoritët sot. Grupi i Weiss specializohet në matjen e kondrullave për të identifikuar fushat e lashta magnetike në të cilat ata fillimisht u formuan.

Në punën e mëparshme, grupi analizoi mostrat nga një nga dy grupet izotopike të meteoritëve, të njohur si meteoritë jokarbonikë. Mendohet se këto shkëmbinj kanë origjinën në një “rezervuar” ose rajon të sistemit diellor të hershëm, relativisht afër diellit. Grupi i Weiss identifikoi më parë fushën magnetike të lashtë në mostra nga ky rajon i afërt.

Në studimin e tyre të ri, studiuesit u pyetën nëse fusha magnetike do të ishte e njëjtë në grupin e dytë izotopik, “karbonik” të meteoritëve, të cilët, duke gjykuar nga përbërja e tyre izotopike, mendohet se kanë origjinën më larg në sistemin diellor.

Ata analizuan chondrules, secila me madhësi rreth 100 mikronë, nga dy meteoritë karbonikë që u zbuluan në Antarktidë. Duke përdorur pajisjen e ndërhyrjes kuantike superpërcjellëse, ose SQUID, një mikroskop me precizion të lartë në laboratorin e Weiss, ekipi përcaktoi fushën magnetike origjinale, të lashtë të secilit chondrule.

Çuditërisht, ata zbuluan se forca e tyre në terren ishte më e fortë se ajo e meteoritëve jo-karbonikë më të afërt që ata matën më parë. Ndërsa sistemet e reja planetare po marrin formë, shkencëtarët presin që forca e fushës magnetike të kalbet me distancën nga dielli.

Në të kundërt, Borlina dhe kolegët e tij zbuluan se kondrulet e largëta kishin një fushë magnetike më të fortë, prej rreth 100 mikrotesla, krahasuar me një fushë prej 50 mikroteslash në kondrulat më të afërta. Për referencë, fusha magnetike e Tokës sot është rreth 50 mikrotesla.

Fusha magnetike e një sistemi planetar është një masë e shkallës së grumbullimit të tij, ose sasisë së gazit dhe pluhurit që mund të tërheqë në qendrën e tij me kalimin e kohës. Bazuar në fushën magnetike të kondruleve të karbonit, rajoni i jashtëm i sistemit diellor duhet të ketë qenë shumë më i madh se rajoni i brendshëm.

Duke përdorur modele për të simuluar skenarë të ndryshëm, ekipi arriti në përfundimin se shpjegimi më i mundshëm për mospërputhjen në normat e grumbullimit është ekzistenca e një hendeku midis rajoneve të brendshme dhe të jashtme, e cila mund të ketë zvogëluar sasinë e gazit dhe pluhurit që rrjedhin drejt diellit nga rajonet e jashtme.

“Boshllëqet janë të zakonshme në sistemet protoplanetare, dhe ne tani tregojmë se kishim një të tillë në sistemin tonë diellor,” thotë Borlina. “Kjo jep përgjigjen për këtë dikotomi të çuditshme që shohim te meteoritët dhe siguron dëshmi se boshllëqet ndikojnë në përbërjen e planetëve.”