Первые зародыши планет и астероидов появились неожиданно рано — примерно через миллион лет после рождения Солнца, что свидетельствует об очень быстром формировании Земли и других планет Солнечной системы, говорится в статье, опубликованной в журнале Science Advances.
"Открытие тысяч экзопланет за пределами Солнечной системы показало, что рождение Земли было не уникальным, а вполне рядовым событием для Галактики. Раньше мы считали, что планеты формировались постепенно, увеличиваясь в размерах от пылинок до стокилометровых планетарных зародышей, однако последние наблюдения за этим процессом в других звездных системах показывают, что их формирование было почти мгновенным", — пишут Жан Боллар (Jean Bollard) из Университета Копенгагена (Дания) и его коллеги.
Как считают ученые, Солнечная система начала формироваться примерно 4,6 миллиарда лет назад в результате гравитационного коллапса гигантского межзвездного молекулярного облака. Большая часть вещества пошла на образование звезды — Солнца, а из его остатков сформировался вращающийся протопланетный диск, из которого в дальнейшем возникли планеты, их спутники, астероиды и другие малые тела Солнечной системы.
Следами этой первичной материи считаются так называемые хондриты — довольно пористые астероиды и метеориты, состоящие из примитивных горных пород и почти не содержащие металлов. Главной отличительной чертой этих "кирпичиков" планет являются так называемые хондрулы — микроскопические шарики из переплавленных горных пород, возникшие в первые мгновения жизни Солнечной системы.
Боллар и его коллеги, изучая химический и изотопный состав нескольких древних метеоритов, найденных в Марокко в конце прошлого века, выяснили, когда возникли эти хондрулы и как они повлияли на рождение "стройблоков" Земли и других планет Солнечной системы.
Ученые смогли вычислить возраст метеоритов, используя необычную закономерность, характерную для материи новорожденной Солнечной системы. Как объясняют планетологи, она содержала строго определенные количества двух изотопов урана — долгоживущего урана-238 с периодом полураспада в четыре миллиарда лет и короткоживущего урана-235 с периодом полураспада в 0,7 миллиарда лет.
Конечными продуктами распада и того и другого радионуклида являются два разных изотопа свинца — свинец-207 для урана-235 и свинец-206 для урана-238. Поэтому ученые могут очень точно вычислить возраст любой горной породы, замеряя доли этих изотопов, если она не переплавлялась за время своего существования. Это условие автоматически выполняется для хондрул, так как они сформировались в момент рождения Солнечной системы и больше не менялись.
Руководствуясь этой идеей, планетологи извлекли 17 хондрул из метеоритов и вычислили их возраст, оказавшийся одинаковым практически для всех метеоритов, — примерно 4564-4567 миллионов лет. Это означает, что хондрулы формировались на протяжении очень короткого промежутка времени, в первый миллион лет жизни Солнечной системы после рождения Солнца.
Столь быстрое формирование будущих "кирпичиков" Земли и других планет указывает на то, что процесс рождения планет шел заметно быстрее, чем указывают классические теории рождения Солнечной системы. Как полагают ученые, хондрулы сами по себе ускоряли формирование крупных астероидов и протопланетных тел, будучи одновременно и катализатором, и исходным материалом.
