Unutar meteorita koji padaju na Zemlju skrivene su sitne sfere koje su decenijama zbunjivale naučnike. Ove misteriozne kapljice, nazvane hondrule, vremenske su kapsule iz rođenja našeg Sunčevog sistema, a sada ih je tim iz Japana i Italije koristio da precizno odredi kada je Jupiter formiran, rešavajući dugogodišnju planetarnu misteriju.

Slika: Mikroskopske sfere u meteoritima nam otkrivaju najznačajnije događaje u istoriji našeg Sunčevog sistema.

Naučnici sa Univerziteta Nagoya u Japanu i Italijanskog nacionalnog instituta za astrofiziku otkrili su da su se ove drevne kapljice rastopljene stene, široke samo 0,1 do 2 milimetra, formirale tokom Jupiterovog burnog rođenja pre 4,5 milijardi godina. Njihova studija, objavljena u časopisu Scientific Reports (DOI: 10.1038/s41598-025-12643-x) pod nazivom "Chondrule formation by collisions of planetesimals containing volatiles triggered by Jupiter's formation", otkriva da je Jupiter dostigao svoju masivnu veličinu tačno 1,8 miliona godina nakon što je Sunčev sistem počeo da se formira.

Haotičan početak Sunčevog sistema

Priča počinje u haotičnom ranom Sunčevom sistemu, kada su bezbrojna stenovita i ledena tela nazvana planetezimali kružila oko mladog Sunca. Kako je Jupiter brzo rastao do svoje ogromne veličine, njegova moćna gravitaciona sila poremetila je ova manja tela, uzrokujući da se sudaraju neverovatnim brzinama. Ali to nisu bili obični sudari, bili su toliko nasilni da su se stene potpuno rastopile pri udaru.

„Kada su se planetezimali sudarali jedni sa drugima, voda se trenutno isparila u paru koja se širila. To je delovalo kao sitne eksplozije i razbilo rastopljenu silikatnu stenu u sitne kapljice koje danas vidimo u meteoritima", rekao je profesor Sin-iti Sirono sa Univerziteta Nagoya.

Ključna uloga vode

Ključni uvid došao je iz razumevanja uloge vode. Kada su se planetezimali bogati vodom sudarali, voda nije samo nestala, već se eksplozivno pretvorila u paru, delujući kao mikroskopske bombe koje su razbile rastopljenu stenu u savršeno okrugle kapljice. Ove kapljice su se zatim ohladile u vakuumu svemira brzinom od nekoliko stotina stepeni Celzijusa po satu, zadržavajući svoj sferni oblik dok su se ugrađivale u asteroide.

Temperatura pri kojima su se formirali ovi objekti bila je ekstremna - preko 2.000°C, što je dovoljno da potpuno rastopi silikatne minerale. Upravo ove ekstremne temperature i brze stope hlađenja daju hondrulama njihove karakteristične kristalne strukture koje vidimo u meteorites danas.

Rešavanje dugogodišnje zagonetke

Decenijama su se naučnici borili da objasne kako su hondrule dobile svoj karakterističan okrugli oblik i specifične stope hlađenja. Prethodne teorije zahtevale su vrlo specifične, malo verovatne uslove da bi funkcionisale - od solarnih baklja do elektrostatičkih pražnjenja. Ali ovaj novi model pokazuje da se formiranje hondrula dešavalo prirodno tokom najdramatičnijeg perioda Jupiterovog rasta, kada je gigantska planeta brzo akumulirala gas iz okolne magline.

Profesor Sirono i njegove kolege prethodno su predložili da bi sudari planetezimala mogli objasniti nastanak hondrula, ali tek sada su uspeli da pokažu kako se taj proces tačno odvijao i da ga povežu sa formiranjem Jupitera.

Sofisticirane kompjuterske simulacije

Istraživači su razvili sofisticirane kompjuterske simulacije koje su pratile Jupiterov rast kroz N-body računanja koja modeluju gravitacione interakcije hiljada planetezimala. Simulacije su uzele u obzir kompleksnu dinamiku ranog Sunčevog sistema, uključujući prisustvo gasovite magline, različite veličine planetezimala, i hemijski sastav različitih regiona.

Model je simulirao kako Jupiterova rastuća masa povećava brzine sudara planetezimala sa početnih nekoliko kilometara po sekundi na ekstremne brzine od preko 10 km/s. Pri ovim brzinama, kinetička energija sudara je bila dovoljna da potpuno rastopi silikatne materijale.

Kada su uporedili svoje simulirane hondrule sa stvarnim uzorcima meteorita poput onih iz Allende meteorita, podudarnost je bila izvanredna. Model je spontano proizveo kapljice iste veličine, stope hlađenja i druge karakteristike pronađene u stvarnim meteoritima. Što je posebno impresivno, simulacija je reprodukovala i raspored veličina hondrula - od 0,1 mm do nekoliko milimetara - koji se poklapa sa onim što vidimo u prirodnim uzorcima.

Revolucionarna metoda datiranja planeta

Ovo otkriće pruža prvu pouzdanu metodu za datiranje kada su se planete formirale. Model pokazuje da se proizvodnja hondrula poklapa sa Jupiterovom intenzivnom akumulacijom gasa iz magline kako bi dostigao svoju masivnu veličinu od približno 95 Zemljinih masa danas. Budući da podaci o meteoritima, dobijeni kroz analizu radioaktivnog raspada aluminium-26 i drugih kratko-živećih izotopa, pokazuju da se vrhunac formiranja hondrula dogodio 1,8 miliona godina nakon početka Sunčevog sistema, to precizno određuje kada je Jupiter rođen.

Datiranje hondrula je veoma složen i mukotrpan proces koji zahteva napredne tehnike poput masne spektrometrije sa jonskim mikroprobe. Naučnici analiziraju odnose različitih izotopa, posebno onih nastalih radioaktivnim raspadom kratko-živećih elemenata koji su postojali tokom formiranja Sunčevog sistema.

Implikacije za ceo Sunčev sistem

Implikacije se protežu izvan našeg Sunčevog sistema. Hondrule različitih starosti pronađene u meteoritima sugerišu da su i druge gigantske planete poput Saturna takođe pokrenule slične nasilne procese kada su se formirale. Proučavajući hondrule različitih starosti, naučnici sada mogu pratiti redosled rođenja planeta i razumeti kako se naš Sunčev sistem razvijao tokom vremena.

Saturnove hondrule, formirane nešto kasnije, pokazuju da se ova druga najveća planeta u našem sistemu formirala oko 2,5 miliona godina nakon početka, što sugeriše postojanje hijerarhije u formiranju velikih planeta. Ovaj redosled formiranja ima duboke implikacije za razumevanje migracijskih putanja planeta i konačnu arhitekturu našeg Sunčevog sistema.

Veze sa egzoplanetama

Ovo istraživanje takođe nudi uvid u formiranje planeta oko других zvezda. Nasilni sudari koji su stvorili hondrule verovatno se dešavaju u drugim planetarnim sistemima dok se formiraju gigantske planete, što sugeriše da slični procesi oblikuju sunčeve sisteme širom Galaksije.

Kada astronomski teleskopi kao što je James Webb detektuju prašinu oko mladih zvezda, moguće je da posmatraju posledice sličnih procesa formiranja hondrula koji se dešavaju u realnom vremenu. Ovo otvara nove mogućnosti za razumevanje kako se gigantske planete formiraju u drugim svetovima.

Finansiranje i buduća istraživanja

Ova revolucionarna studija podržana je JSPS KAKENHI grantom broj 25K07383. Tim planira da proširi svoja istraživanja analizom dodatnih meteorita iz različitih asteroida kako bi još preciznije mapirao temporal formiranja različitih planeta u našem sistemu.

Buduća istraživanja biće usmerena na proučavanje hondrula iz Mars meteorita i uzoraka koje je donela misija Hayabusa2 sa asteroida Ryugu, što bi moglo pružiti dodatne uvide u vremenske okvire formiranja unutrašnjih planeta.

Ograničenja i budući pravci

Iako su rezultati ohrabrujući, istraživači priznaju određena ograničenja svoje studije. Model trenutno najbolje funkcioniše za spoljašnje regione Sunčevog sistema gde je Jupiter dominantno uticao na dinamiku planetezimala. Za potpuno razumevanje formiranja unutrašnjih planeta biće potrebne dodatne simulacije koje uzimaju u obzir različite uslove u tim regionima.

Takođe, model pretpostavlja određene početne uslove o distribuciji planetezimala i njihovom sastavu koje još uvek nisu u potpunosti poznate. Buduća poboljšanja modela biće usmerena na uključivanje još detaljnije fizike sudara i termalne evolucije hondrula.

Zaključak

Ono što ovo otkriće čini posebno elegantnim je način na koji povezuje mikroskopske sfere u meteoritima sa jednim od najznačajnijih događaja u istoriji našeg Sunčevog sistema. Ove „kišne kapi od rastopljene stene" koje su preživele milijarde godina kosmičkog lutanja konačno su otkrile svoju tajnu: one su potpis Jupiterovog rođenja, sačuvane u kamenu da ih danas otkrijemo.

Kroz kombinaciju napredne računarske simulacije, preciznog datiranja meteorita, i duboke analize dinamike ranog Sunčevog sistema, naučnici su uspeli da proniknu u jednu od najvećih misterija planetarne nauke. Jupiter, kralj planeta, konačno je dobio svoj rođendan - i taj datum je zapisan u najstarijim kamenju koje možemo pronaći.

Kao i uvek, nastavite da se bavite naukom i nastavite da gledate u nebo! I da čitate tekstova na Astronomija.org.rs da biste bili pravovremeno obavešteni o najnovijim otkrićima

Izvor: Universe Today: https://www.universetoday.com/articles/ancient-molten-rock-raindrops-reveal-when-jupiter-was-born