Bild https://news.mit.edu/
konstnärs föreställning om stoft och gas som omger ett nybildat solsystem. Krediter:Källa:
NASA
Nedan beskriven forskning stöddes delvis av NASA.
Studiens huvudförfattare var Elias Mansbach PhD '24, nu postdoktor vid
Cambridge University. MIT-medförfattare inkluderar Eduardo Lima, Saverio
Cambioni och Jodie Ream, tillsammans med Michael Sowell och Joseph Kirschvink
från Caltech, Roger Fu från Harvard University, Xue-Ning Bai från Tsinghua University,
Chisato Anai och Atsuko Kobayashi från Kochi Advanced Marine Core Research
Institute och Hironori Hidaka från Tokyo Institute of Technology. Studien
publicerades i tidskriften AGU Advances
För cirka 4,6 miljarder år sedan bildades
solsystemet av ett tätt moln av interstellär gas och stoft som kollapsade till
en virvlande skiva av materia. Det mesta av detta material drogs in mot mitten
av skivan och bildade solen. De återstående stoft och gas bildade en solnebulosa bestående av
virvlande, joniserad gas. Forskare misstänker att växelverkan mellan den
nybildade solen och den joniserade skivan genererade ett magnetfält genom nebulosan, (nebulosa är gas och stoft) vilket drog materia inåt av gravitation och
bilda planeter, asteroider och månar.
– Det här nebulosafältet försvann cirka 3 till 4
miljoner år efter att solsystemet bildades men hade stor betydelse i den tidiga
planetbildningen, beskriver Mansbach.
Forskare har tidigare fastställt att det fanns ett
magnetfält i hela det inre av solsystemet – ett område som sträckte sig från
solen till cirka 7 astronomiska enheter (AU), ut till där Jupiter befinner sig
idag. (Ett AU är avståndet mellan solen
och jorden.) Intensiteten i detta inre nebulosafält (gasområde) var någonstans mellan 50 och 200 mikrotesla, och det
påverkade troligen bildandet av de inre steniga planeterna. Sådana
uppskattningar av det tidiga magnetfältet är baserade på meteoriter som kraschat på jorden och tros ha sitt ursprung av nebulosan.
– Men hur långt detta magnetfält sträckte sig, och
vilken roll det spelade i mer avlägsna områden, är fortfarande osäkert eftersom
det inte har funnits många prover som kan berätta för oss om det yttre
solsystemet, säger Mansbach.
Teamet fick möjlighet att analysera prover från det
yttre solsystemet genom prov från Ryugu, en asteroid som tros ha bildats i det
tidiga yttre solsystemet, bortom 7 AE och så småningom drogs in i omloppsbana
nära jorden. I december 2020 skickade JAXA:s Hayabusa2-uppdrag tillbaka prover tagna
på asteroiden till jorden vilket gav forskarna en första titt på en potentiell
relik från det tidiga solsystemet.
Forskarna samlade in flera korn av de returnerade
proverna, vart och ett ungefär en millimeter stort. De placerade partiklarna i
en magnetometer – ett instrument i Weiss labb som mäter styrkan och riktningen
på ett provs magnetisering. De applicerade sedan ett alternerande magnetfält
för att progressivt avmagnetisera varje prov.
"Som en bandspelare spolar vi långsamt tillbaka
provets magnetiska registrering", förklarar Mansbach. "Vi letar sedan
efter konsekventa trender som talar om för oss om det bildats i ett
magnetfält."
De kom fram till att proverna inte innehöll några
tydliga tecken på ett bevarat magnetfält. Detta tyder på att det antingen inte
fanns något nebulosafält i det yttre av solsystemet där asteroiden först
bildades eller att fältet var så svagt att det inte registrerades i asteroidens
korn. Om det senare är fallet uppskattar teamet att ett så svagt fält inte
skulle ha varit mer än 15 mikrotesla i intensitet.
Forskarna har också undersökt data från tidigare
studerade meteoriter. De såg specifikt på "ogrupperade kolhaltiga
kondriter" - meteoriter som har egenskaper som är karakteristiska för att
ha bildats i det yttre av solsystemet. Forskare hade uppskattat att proverna
inte var tillräckligt gamla för att ha bildats innan solnebulosan försvann.
Eventuella magnetfältsregistreringar som proverna innehåller skulle då inte
återspegla nebulosafältet. Men Mansbach och hans kollegor bestämde sig för att
ta en närmare titt.
"Vi analyserade åldern på dessa prover på nytt
och fann att de är närmare solsystemets början än man tidigare ansett", beskriver
Mansbach. – Vi tror att de här proverna bildades i de yttre av solsystemet. Och
ett av dessa prover har faktiskt en positiv fältdetektion på cirka 5
mikrotesla, vilket överensstämmer med en övre gräns på 15 mikrotesla.
Detta uppdaterade prov, i kombination med de nya
Ryugu-partiklarna, tyder på att det yttre solsystemet, bortom 7 AE, hade ett
mycket svagt magnetfält, som ändå var tillräckligt starkt för att dra in
materia från utkanterna för att så småningom bilda de yttre planetkropparna,
från Jupiter till Neptunus.
"När du är längre bort från solen räcker ett
svagt magnetfält långt", konstaterar Weiss. "Det förutspåddes att det
inte behöver vara så starkt där ute och det är vad vi ser."
Teamet planerar att leta efter fler bevis från det
yttre av nebulosafältet med prover från en annan avlägsen asteroid, Bennu.
Prover som levererades till jorden i september 2023 (och nu analyseras) av
NASA:s rymdfarkost OSIRIS-REx.
"Bennu är väldigt lik Ryugu, och vi väntar
ivrigt på de första resultaten från de proverna", beskriver Mansbach.
