Dünyanın Oluşmasına Yardımcı Olan Meteoritler Dış Güneş Sisteminden Gelmiş Olabilir

Kanıtlar, Dünya’nın suyunun ve yaşamının yapı taşlarından kaynaklandığı öne sürülen dış ana kuşak asteroitlerinin yüzey minerallerinin yalnızca düşük sıcaklıklarda kararlı olduğunu gösteriyor. Bu asteroitler uzak yörüngelerde oluştu ve Dünya’nın bileşimini açıklamaya yardımcı olabilir.

Güneş Sistemimizin ~ 4.6 milyar yıl önce yerçekimsel olarak kendi üzerinde yoğunlaşmaya başlayan güneş bulutsusu adı verilen bir gaz ve toz bulutundan oluştuğuna inanılıyor. Bu bulut daraldıkça dönmeye ve merkezindeki en yüksek yerçekimi kütlesi etrafında dönen bir diske dönüşmeye başladı ve bu bizim Güneşimiz olacaktı.

Güneş sistemimiz, tüm kimyasal bileşimini daha önceki bir yıldızdan veya süpernova olarak patlayan yıldızlardan miras almıştır. Güneşimiz oluşurken bu malzemenin genel bir örneğini topladı, ancak diskteki artık malzeme, belirli bir sıcaklıkta donma eğilimine bağlı olarak göç etmeye başladı. Güneş, nükleer füzyon reaksiyonlarını başlatacak ve bir yıldız olacak kadar yoğunlaştıkça, oluştuğu sırada bu malzemenin genel bir örneğini topladı, ancak diskteki artıklar, belirli bir donma eğilimine bağlı olarak gezegen gövdeleri oluşturmak için katı malzemeler oluşturdu. sıcaklık.

Güneş çevreleyen diski ışınlarken, erken güneş sisteminde bir ısı gradyanı yarattı. Bu nedenle iç gezegenler Merkür, VenüsDünya ve Marsçoğunlukla kayadır (çoğunlukla demir, magnezyum ve silikon gibi daha ağır elementlerden oluşur), dış gezegenler ise büyük ölçüde daha hafif elementlerden, özellikle hidrojen, helyum, karbon, nitrojen ve oksijenden oluşur.

(a) Amonyaklaştırılmış fillosilikatların varlığını gösteren 3,1 µm absorpsiyon derinliği (yatay eksen). Siyah: Akari tarafından gözlemlenen asteroitler. Turuncu: C tipi asteroitlerden türetilen meteorlar. Mavi: amonyak buzu da dahil olmak üzere ilk bileşim için teorik hesaplama sonuçları (sayı, suyun kayalara oranıdır ve Şekil 3b’deki yatay eksene karşılık gelir). (b) Siyah çizgiler: 3,1 µm absorpsiyon gösteren asteroitlerin yansıması. Mavi çizgi: teorik hesaplamalardan elde edilen amonyaklı fillosilikatlar içeren mineral kombinasyonlarının yansıması. Mor çizgi: teorik hesaplamalardan elde edilen, su buzu ile kaplı bir asteroidin yansıması. Üç ana absorpsiyon özelliğinin göründüğü yerler renkli alanlarla belirtilmiştir. 2,7µm civarında kırmızı alan: sulu mineraller. Yaklaşık 3,1 µm’de mavi alan: amonyaklı fillosilikatlar veya su buzu. 3.4 µm ve 4.0 µm civarında yeşil alanlar: karbonatlar. Kaynak: Kurokawa ve ark. 2022 AGÜ Gelişmeler

Dünya’nın kısmen dış ana kuşak asteroitlerinden geldiği düşünülen karbonlu meteorlardan oluştuğuna inanılıyor. Dış ana kuşak asteroitlerinin teleskopik gözlemleri, dış katmanlarının yalnızca çok düşük sıcaklıklarda kararlı olan su buzlarını veya amonyaklı killeri veya her ikisini birden barındırdığını öne süren ortak bir 3.1 µm yansıtma özelliğini ortaya koymaktadır. İlginç bir şekilde, birkaç kanıt dizisi, karbonlu göktaşlarının bu tür asteroitlerden türetildiğini öne sürse de, Dünya’da bulunan göktaşları genellikle bu özellikten yoksundur. Asteroit kuşağı bu nedenle gökbilimciler ve gezegen bilimcileri için birçok soru soruyor.

Tokyo Teknoloji Enstitüsü’ndeki Dünya-Yaşam Bilimleri Enstitüsü’ndeki (ELSI) araştırmacılar tarafından yürütülen yeni bir araştırma, bu asteroidal malzemelerin erken Güneş Sistemi’nde çok uzaklarda oluşmuş olabileceğini ve ardından kaotik karıştırma süreçleriyle iç Güneş Sistemine taşınmış olabileceğini öne sürüyor. Bu çalışmada, Japon Akari uzay teleskobu kullanılarak yapılan asteroit gözlemlerinin ve asteroitlerdeki kimyasal reaksiyonların teorik modellemesinin bir kombinasyonu, dış ana kuşak asteroitlerinde, özellikle amonyak (NH) üzerinde bulunan yüzey minerallerinin mevcut olduğunu göstermektedir.₃)-taşıyan killer, NH içeren başlangıç ​​malzemelerinden oluşur₃ ve CO₂ sadece çok düşük sıcaklıkta ve su açısından zengin koşullar altında kararlı olan buz. Bu sonuçlara dayanarak, bu yeni çalışma, dış ana kuşak asteroitlerinin uzak yörüngelerde oluştuğunu ve su bakımından zengin mantolarda ve kaya ağırlıklı çekirdeklerde farklı mineraller oluşturmak üzere farklılaştığını öne sürüyor.

Su ve kayalar arasındaki kimyasal reaksiyonların teorik hesaplamalarından elde edilen mineral bileşimler. (a) başlangıç ​​malzemeleri sadece su ve kaya içerir. Hiçbir koşulda amonyaklı fillosilikat oluşmaz. (b) başlangıç ​​malzemeleri, amonyak buzlu ve kuru buzlu su ve kayalardır. Su/kaya oranı (kütle oranı) yüksek olduğunda, yani su oranı büyük olduğunda, amonyaklı fillosilikatlar oluşur (açık mavi noktalı çizgi). Kaynak: Kurokawa ve ark. 2022 AGÜ Gelişmeler

Ekip, bilgisayar simülasyonlarını kullanarak karbonlu meteoritlerin ve asteroitlerin ölçülen spektrumlarındaki farklılıkların kaynağını anlamak için, ilkel asteroit materyallerini simüle etmek için tasarlanmış birkaç makul ilkel karışımın kimyasal evrimini modelledi. Daha sonra bu bilgisayar modellerini, teleskopik olarak elde edilenlerle karşılaştırmak için simüle edilmiş yansıma spektrumları üretmek için kullandılar.

Modelleri, asteroit spektrumlarını eşleştirmek için başlangıç ​​malzemesinin önemli miktarda su ve amonyak, nispeten düşük miktarda CO içermesi gerektiğini gösterdi.₂ve 70°C’nin altındaki sıcaklıklarda reaksiyona girerek, asteroitlerin erken güneş sistemindeki mevcut konumlarından çok daha uzakta oluştuğunu düşündürür. Buna karşılık, meteorlarda 3,1 mm özelliğinin olmaması, sıcaklıkların daha yüksek değerlere ulaştığı asteroitlerin içinde muhtemelen daha derindeki reaksiyona atfedilebilir, bu nedenle geri kazanılan meteorlar, asteroitlerin daha derin kısımlarını örnekleyebilir.

Bu çalışmadan elde edilen C-tipi asteroitlerin oluşumu ve evrimi için bir senaryo. Kaynak: Kurokawa ve ark. 2022 AGÜ Gelişmeler

Doğruysa, bu çalışma, Dünya’nın oluşumunun ve benzersiz özelliklerinin, Güneş Sistemi’nin oluşumunun kendine özgü yönlerinden kaynaklandığını öne sürüyor. Bu modeli test etmek için birkaç fırsat olacaktır, örneğin, bu çalışma, Hayabusa 2 iade edilen numunelerin analizinin ne bulacağına dair tahminler sağlar. Asteroitlerin bu uzak kökeni, eğer doğruysa, Hayabusa 2’nin iade edilen örneklerinde amonyaklı tuzlar ve mineraller olacağını tahmin ediyor. Bu model üzerinde başka bir kontrol, aşağıdakilerden iade edilen malzemelerin analizleriyle sağlanacaktır. NASAOSIRIS-Rex görevi.

Bu çalışma aynı zamanda dış ana kuşak asteroitlerindeki fiziksel ve kimyasal koşulların gözlenen mineralleri oluşturup oluşturamayacağını da inceledi. Önerilen asteroitlerin soğuk ve uzak kökenleri, asteroitler ve kuyruklu yıldızlar arasında önemli bir benzerlik olması gerektiğini öne sürüyor ve bu tür cisimlerin her birinin nasıl oluştuğuna dair soruları gündeme getiriyor.

Bu çalışma, Dünya’yı oluşturan malzemelerin Güneş Sistemi’nin çok uzağında oluşmuş olabileceğini ve daha sonra güneş sisteminin özellikle çalkantılı erken tarihi sırasında getirilmiş olabileceğini öne sürüyor. Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisi tarafından ilk-gezegen disklerinin son gözlemleri (ALMA) gezegenimsi oluşumun doğrudan gözlemleri olduğuna inanılan birçok halkalı yapı buldu.

Baş yazar Hiroyuki Kurokawa’nın çalışmayı özetlediği gibi, “Güneş sistemimizin oluşumunun tipik bir sonuç olup olmadığı henüz belirlenmedi, ancak çok sayıda ölçüm, kozmik tarihimizi yakında bağlam içine yerleştirebileceğimizi gösteriyor.”

Referans: “Uzak Oluşum ve Dış Ana Kuşak Asteroitler ve Karbonlu Kondrit Ana Gövdelerinin Uzak Oluşumu”, H. Kurokawa, T. Shibuya, Y. Sekine, BL Ehlmann, F. Usui, S. Kikuchi ve M. Yoda, 16 Aralık 2021, AGÜ Gelişmeleri.
DOI: 10.1029/2021AV000568