Магнитное поле оказалось важным участником формирования молодого Солнца
Около 4,6 миллиарда лет назад Солнечная система представляла собой огромное облако газа и пыли. В течение следующих нескольких миллионов лет это облако претерпело радикальные изменения: оно сплющилось, превратившись в диск вещества, из которого затем сформировались Солнце и обращающиеся вокруг него планеты.
До сих пор считалось, что главным фактором, определявшим этот процесс, была гравитация. Однако новое исследование показывает, что важную роль в формировании молодой Солнечной системы, вероятно, играло и магнитное поле.
Учёные из Массачусетского технологического института обнаружили следы древнего магнетизма в древнейших известных образцах метеоритного вещества. Исследователи изучили микроскопические зёрна, содержащиеся в метеорите, найденном в Антарктиде в 2008 году. Эти образования, известные как кальций-алюминиевые включения, или CAI, сформировались в течение первых 200 тысяч лет существования Солнечной системы и считаются древнейшим известным материалом, сохранившимся с того времени.
Результаты исследования указывают на то, что магнитное поле существовало уже на самых ранних этапах формирования Солнечной системы. По оценкам авторов работы, магнитное поле протосолнечной туманности было сильнее современного магнитного поля Земли и могло играть существенную роль в перемещении и концентрации вещества, из которого впоследствии сформировалось молодое Солнце.
«Переход от почти сферического облака к протопланетному диску — одно из важнейших событий в истории Солнечной системы, — говорит профессор наук о Земле и планетах MIT Бенджамин Вайс. — Долгое время считалось, что этот процесс был вызван главным образом гравитацией, однако наши измерения показывают, что важную роль, вероятно, играл и магнетизм».
Магнитные поля возникают благодаря движению электрически заряженного вещества. В ранней Солнечной системе коллапсирующее облако газа и пыли содержало плазму — среду из заряженных частиц. Их движение внутри формирующегося диска могло создавать и поддерживать магнитное поле.
Если такое поле действительно существовало, оно должно было воздействовать на вещество протопланетного диска. При охлаждении и конденсации некоторые минералы с магнитными свойствами могли зафиксировать параметры окружающего магнитного поля, сохранив своеобразную магнитную «запись» на миллиарды лет.
Ранее та же исследовательская группа уже обнаруживала свидетельства существования магнитного поля примерно через 2 миллиона лет после начала формирования Солнечной системы. К тому времени, как предполагают учёные, Солнце уже сформировалось, а планеты только начинали собираться из окружающего вещества. Поэтому ранее обнаруженное магнитное поле могло участвовать преимущественно в процессах формирования ранних планет.
Новое исследование позволило заглянуть ещё дальше в прошлое — к периоду, когда формировалось само молодое Солнце.
Для этого учёные изучили метеорит DOM 08006, найденный в 2008 году в районе горного массива Доминион в Восточной Антарктиде. Этот метеорит считается одним из наиболее примитивных из известных. Он содержит минеральные зёрна, сформировавшиеся на самых ранних этапах развития Солнечной системы, возможно ещё до окончательного формирования Солнца.
Особенность DOM 08006 заключается в том, что за примерно 4,5 миллиарда лет он подвергся значительно меньшим изменениям, чем большинство других метеоритов. Многие из них после образования в протопланетной туманности переживали воздействие воды, разрушение, перемещение между различными небесными телами и другие процессы, способные изменить их первоначальную структуру и химический состав.
Исследователи выделили из образцов метеорита микроскопические зёрна и определили несколько кальций-алюминиевых включений, содержащих магнитные минералы, в том числе соединения железа. Затем эти образцы подвергли серии измерений, чтобы определить сохранившуюся в них остаточную намагниченность.
В древнейших зёрнах действительно удалось обнаружить следы магнитного поля. Согласно расчётам исследователей, в ранней Солнечной системе существовало магнитное поле напряжённостью примерно от 150 до 600 микротесл.
Для сравнения, напряжённость магнитного поля Земли у поверхности планеты составляет примерно от 25 до 65 микротесл. Таким образом, магнитное поле протосолнечной туманности могло быть приблизительно в 3–12 раз сильнее современного земного.
По мнению исследователей, такие магнитные поля могли способствовать перемещению газа внутри протопланетного диска к его центральной области, где формировалось Солнце. Гравитация при этом, разумеется, оставалась одним из ключевых факторов, однако теперь становится ясно, что для полного понимания происхождения Солнца и планет необходимо учитывать и влияние магнитных процессов.
Исследование в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.