Область Космических скал во Вселенной считается рассадником нового звездообразования. Фото: НАСА/Космический телескоп Джеймса Уэбба.
Хотя предстоящее полное солнечное затмение — это особый момент для размышлений о нашем месте во Вселенной, ученые уже давно изучают рождение Солнца и формирование нашей солнечной системы.
Наша сегодняшняя солнечная система в основном состоит из центральной звезды — Солнца, а также внутренней солнечной системы со скалистыми планетами и внешней солнечной системы с газовыми и ледяными планетами-гигантами. Однако так было не всегда.
Как образовалось солнце?
Наша Солнечная система образовалась в результате гравитационного коллапса «плотного» гигантского молекулярного облака газа и пыли, состоящего в основном из водорода, небольшого количества гелия и примерно одного процента более тяжелых элементов. После того, как облако рухнуло, большая часть массы сконцентрировалась в центре, образовав наше Солнце.
Звезда продолжала сжиматься, пока не достигла своего окончательного размера и плотности. В результате синтеза водорода воспламенилось ядро Солнца, в результате чего звезда начала излучать свет и тепло.
Вокруг Солнца остатки — от 0,5 до одного процента массы Солнца — создали протопланетный диск, из которого впоследствии сформировались планеты.
Протопланетные диски в процессе образования планет — это не просто теория — их действительно наблюдали, как, например, диск вокруг HL Тельца, молодой звезды с кольцами и промежутками, которые, вероятно, являются признаками формирования планет.
У нас есть довольно хорошее представление о том, когда в нашей Солнечной системе произошел этот коллапс, поскольку мы можем проанализировать первые (или самые старые) твердые тела, которые конденсировались из газа протопланетного диска. Этот подробный анализ возможен только в нашей солнечной системе, поскольку мы не можем напрямую собирать материал из других солнечных систем.
Эти твердые фрагменты, называемые включениями, богатыми кальцием и алюминием (CAI), были обнаружены в некоторых из старейших метеоритов, их возраст составляет 4567,3 миллиона лет. Именно тогда возникла наша Солнечная система и стала эпохой рождения нашего Солнца.
Фабрики элементов
Очень плотные молекулярные облака могут коллапсировать под действием собственной гравитации. Однако коллапс нашей протосолнечной туманности, вероятно, был вызван возмущением от проходящей ударной волны взорвавшейся массивной звезды, называемой сверхновой. Эта ударная волна сжала молекулярное облако настолько, что начала его сжимать и образовать центральную звезду и планетарный диск вокруг нее.
Анализ включений, богатых кальцием и алюминием, показывает, что Солнцу 4567,3 миллиона лет. Авторы и права: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт/GSFC/JAXA.
Доказательством этой гипотезы является изотопный состав некоторых химических элементов в досолнечных зернах. Досолнечные зерна представляют собой крошечные минералы карбида кремния (размером менее микрометра), и их можно найти в миллионных количествах в некоторых метеоритах. Эти досолнечные зерна имеют изотопный состав, который нельзя объяснить химическими или физическими процессами, происходящими в нашей Солнечной системе, и лучше объяснить тем, что эти зерна образовались где-то еще.
Изотопный состав досолнечных зерен предполагает, что после вспышки сверхновой эти зерна отправились в космос и попали в наше молекулярное облако, которое затем разрушилось, удерживая эти зерна внутри метеоритов, которые мы изучаем сегодня.
Насколько Солнце старше Земли?
Возраст CAI, равный 4,567 миллионам лет, часто используется как возраст Земли. Однако после образования CAI на формирование Земли, вероятно, потребовалось от десятков до нескольких сотен миллионов лет. Хотя мы очень точно определили возраст нашей Солнечной системы, до сих пор продолжаются споры о возрасте нашей планеты Земля.
Проблема возникает из-за того, что Земля является активной планетой и очень эффективно перерабатывает и перерабатывает свои самые старые породы, сбрасывая их геохронологическую информацию.
Более 98 процентов массы протоземли могло уже слиться воедино к моменту, когда гигантский удар поразил протоземлю. Этот гигантский удар добавил к Земле оставшиеся два процента, а также привел к образованию нашей Луны.
Гигантский удар, произошедший где-то между 70 и 120 миллионами лет после образования CAI, может дать лучшее определение возраста Земли. Независимые оценки возраста также можно получить, оценивая время затвердевания магматического океана Земли в результате удара гигантского гиганта, образовавшего Луну.
Исследования, пытающиеся определить время затвердевания океана магмы, указывают на возраст от 100 до 150 миллионов лет после рождения Солнца.
Предстоящее полное солнечное затмение — это возможность для каждого оценить чудеса нашей Солнечной системы, на развитие которой потребовалось около 4,6 миллиардов лет.
То, что полные солнечные затмения можно увидеть на Земле, является поистине космическим совпадением: Солнце примерно в 400 раз больше Луны, которая в 400 раз ближе Солнца.
Если бы вы были на Марсе или Венере, вам не посчастливилось бы стать свидетелем этого явления!
В написании этой статьи участвовала Йоханна Теске из Научного института Карнеги. Она штатный научный сотрудник и исследует состав экзопланет.
Информация от: Разговором
Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.
