TLDR: Nejstarší tělesa vnější Sluneční soustavy dle analýzy meteoritů tvořily z 83 až 92 % kamenné kuličky, které už předtím prošly žárem. Jemného prachu bohatého na těkavé látky v nich bylo překvapivě málo. Studie tuna.

Historie Sluneční soustavy je taková píseň ohně a ledu – blíž Slunci spíš to první, dál od něj spíš to druhé. Jenže jak ukazuje nová studie v Nature Astronomy, ani vnější končiny naší soustavy nebyly při svém vzniku tak úplně ledovým královstvím!

První tamní světy totiž vznikaly především z materiálu, který už předtím prošel pořádným žárem. A to nám říká zase o něco víc o tom, jak se z kosmického bordelu vůbec začnou skládat planety…

„To co znamená, že prošel matroš žárem?“

Úchylové na geologii vědí, že ve velmi starých meteoritech najdeme dva důležité druhy pradávného matroše.

Chondrule jsou většinou submilimetrové až milimetrové kuličky hornin, které kdysi prodělaly krátké epizody velmi vysokých teplot – roztály nebo se silně natavily a potom zase rychle ztuhly. Ty byly tedy typicky přetaveny.

Vedle nich existuje matrice – velmi jemnozrnný materiál bohatší na těkavé prvky, organické látky a v chladných oblastech původního protoplanetárního disku také materiál spojený s vodním ledem. Ty přetaveny zřejmě v takové míře nebyly!

Obě ingredience existovaly v disku plynu a prachu kolem mladého Slunce. Když se z nich začaly během prvních milionů let shlukovat planetesimály – kilometrové až stokilometrové zárodky budoucích planet, měsíců a asteroidů – neznamenalo to ovšem, že se všechen materiál míchal ve stejném poměru. A právě totok je předmětem nové studie – co se do úplně prvních těles skutečně dostávalo…

„Jak to mohli změřit?“

Složitě! U těles, která vznikala zhruba 2 až 4 miliony let po počátku Sluneční soustavy, můžeme poměry chondrulí a matrice přímo studovat v uhlíkatých chondritech – a už z nich bylo patrné, že starší tělesa obsahovala víc chondrulí a ta mladší postupně víc jemné matrice. Jenže úplně první milion let nám dosud jaksi chyběl…

Nejstarší planetesimály totiž obsahovaly hodně krátce žijícího radioaktivního izotopu hliníku-26. Jeho rozpad je zevnitř zahřál natolik, že se jejich původní horniny kompletně roztavily, materiál se rozvrstvil a původní chondrule zmizely!

Tým vedený Damanveerem Grewalem z Yaleovy univerzity proto místo nich šmíroval železné meteority pocházející z jader těchto dávných roztavených světů. Nestačilo tedy vzít jen ledajaký meteor, dokonce ani ty z počátku vznikání soustavy – bylo nutno omezit výběr jenom na ty z počátku & zároveň z nitra planetesimál! To má ale zase tu nevýhodu, že nitra planetesimál byla majoritně ze železa…

„Jak z kusu železa zjistíte, kolik tam bylo prachu?“

Vědátoři použili dva nezávislé ukazatele – prvním bylo množství síry. Ta byla v původním materiálu výrazně koncentrovanější v jemné matrici než v chondrulích. Čím více síry tedy původní planetesimála obsahovala, tím větší podíl matrice se do ní pravděpodobně dostal! Druhým pak byl oxidační stav železa. Ten zase reagoval na množství vodního ledu a oxidovaných křemičitanů, které byly před vznikem planetesimály součástí matrice.

Mno a obě metody, založené na jiných chemických vlastnostech, přitom vyšly velmi podobně! Původní tělesa obsahovala jen asi 8 až 17 % matrice. Zbývajících přibližně 83 až 92 % tvořil materiál chondrulí!

Jinak řečeno, úplně první planetesimály vnější Sluneční soustavy nebyly náhodnými slepenci všeho, co se zrovna válelo kolem – už od prvního milionu let se do nich výrazně preferenčně dostávaly chondrule!

„Proč?“

Nejspíš kvůli aerodynamickému třídění – prach a chondrule se v plynném protoplanetárním disku nechovaly stejně. Lišily se velikostí, hustotou i tím, jak pevně je okolní plyn unášel. Větší a kompaktnější chondrule se proto mohly koncentrovat v oblastech, kde následně gravitačními a aerodynamickými procesy rychle vznikaly planetesimály, zatímco jemnější matrice zůstávala s plynem spojená účinněji…

A časem se poměr měnil. U planetesimál vzniklých o několik milionů let později už množství matrice postupně roste!

Studie tak zároveň nabízí pěkné vysvětlení jedné starší záhad – proč v meteoritech skoro nenacházíme chondrule z úplně nejstaršího období Sluneční soustavy. Mohly existovat v obrovském množství – jen byly velmi rychle zazděny do prvních planetesimál, které pak hliník-26 kompletně roztavil a fyzickou stopu po chondrulích smazal.

A i z relativně drobných rozdílů v tom, která smítka se kde potkají, tak nakonec můžou vzniknout doslova planetární rozdíly, které měly vliv na odlišné charaktery různých světů!

[Ladislav Loukota]

Vědátor vznikl jako spinoff spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd, dnes jej provozuje spolek Hyperion Media. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – kontaktní mail je [email protected]