Korn av asteroider kan vara ursprunget till det yttre av solsystemet (ex Jupiters)

 

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.

Fragment av asteroider kan en gång ha hittat vägar från det inre till det yttre av solsystemet

Ett team av forskare har funnit bevis på att små bitar av asteroider från det inre av solsystemet verkar har passerat genom en passage från det inre ut i det yttre av solsystemet något som tidigare ansetts nästintill omöjligt.

Detta verkar ha skett ca 1 miljon år efter det att solsystemet bildades under den tid Jupiters kärna bildades. Under denna period har det funnits en lucka i den protoplanetära disken (skivan av tät gas och damm som omger solen) enligt beräkningar gjorda för att förklara ovan händelse. Detta skede kallas "Jupiter Gap ".

Denna nya forskning ger en ny teori om dynamiken i skeenden i det tidiga solsystemets historia," säger huvudförfattare Schrader i en rapport och tillägger. "Vår forskning visar att dessa två områden det yttre och inre av solsystemet inte var helt isolerade från varandra då."

Forskargruppen, som omfattar forskare från Smithsonian Institution's National Museum of Natural History, University of Hawai'i vid Mānoa, Washington University i St Louis, och Harvard University, inspirerades att genomföra denna studie på grund av prover som förts tillbaka från NASA: s Stardust. Rymdsonden som tagit kometprover däruppe.

Fynden antyder att material migrerat från det inre solsystemet till de yttre delarna där kometer bildats (Orts moln) och forskarna föreslog att migration av material kan ha varit mer utbredd i det tidiga solsystemet än man tidigare antaget vara möjligt. ”Stardust uppdrag innebar att kika som genom persienner på det tidigaste solsystemet”, säger medförfattare Timothy McCoy, ordförande och intendent för meteoritforskning vid National Museum of Natural History, Smithsonian Institution. "Vi visste att meteoriterna i våra samlingar kunde ge ny kunskap"

Med detta i åtanke bestämde de sig för att testa denna hypotes med hjälp av prover av meteoriter, särskilt chondriter, som fanns redan i det tidiga solsystemet.

Tack vare den stora samlingen av meteoriter från Center for Meteorite Studies, Smithsonian Institution och NASA, hade de tillgång till provbitar av kondriter som tros ha bildats i det inre solsystemet samt de som tros ha bildats i det yttre av solsystemet och jämfört. Med hjälp av elektronsondmikroanalys (för att få högupplösta bilder av proverna och större och mindre elementdata från enskilda mineraler) och en sekundär jonmasspektrometer (används för att analysera isotopiska sammansättning) kunde laget ge direkta bevis för en blandning av komplex material från det inre och yttre solsystemet.

"Genom att titta på vilka typer av prover vi har i Center for Meteorite Studies samling, kunde vi undersöka hur material flyttats runt i den protoplanetära disken (området runt solen då den var ung) för fyra och en halv miljard år sedan," sa medförfattare Davidson. 

Ytterligare en pusselbit (min anm.) till kunskapen om vad vi lever i och hur det kom till och fungerar är lagd till kunskapen med denna upptäckt.

Bild från vikipedia på En vanlig kondrit, som visar kondruler och metallflingor som den består av.