Αργή συσσώρευση ή χαοτικές συγκρούσεις;

Αργή συσσώρευση ή χαοτικές συγκρούσεις;

Καλλιτεχνική απεικόνιση του αστεροειδούς Ψυχή, που ίσως αποτελεί τον πυρήνα από σιδηρονικέλιο ενός πρωτοπλανήτη

Το 2009, στα υπολείμματα ενός μετεωρίτη που έπεσε στο Μεξικό το 1969, βρέθηκαν ενδείξεις ενός αρχαίου μαγνητικού πεδίου. Οι αστρονόμοι θεωρούσαν ότι αυτό το πεδίο μπορούσε να προέρχεται μόνο από κάποιο μαγνητικό δυναμό, που σχηματίζεται μέσα σε εξαιρετικά θερμό ρέον μέταλλο, στο εσωτερικό ενός πλανήτη, όπως δηλαδή σχηματίζεται το μαγνητικό πεδίο της Γης από τον ρευστό σίδηρο που περιστρέφεται μέσα στον πυρήνα της. Αλλά ο μετεωρίτης του Μεξικού υποτίθεται ότι ήταν τμήμα ενός πρωτοπλανητιδίου (μικροσκοπικού πρωτοπλανήτη), που με βάση το κυρίαρχο μοντέλο για το σχηματισμό του ηλιακού συστήματος, δεν θα ήταν πολύ θερμό και οπωσδήποτε όχι αρκετά θερμό, ώστε να λιώσει το μέταλλο που περιείχε. Η δυνατότητα το μαγνητικό πεδίο που αποτυπώθηκε στον μετεωρίτη να προερχόταν από τον Ηλιο, ή τον πρωτοπλανητικό δίσκο σκόνης, ή από μεταβατικά μαγνητικά πεδία που είναι δυνατό να δημιουργηθούν κατά τις συγκρούσεις ουράνιων σωμάτων, αποκλείστηκε επιστημονικά.

Δυναμό

Από παλιά ήταν γνωστό ότι τα πρωτοπλανητίδια περιείχαν ένα βραχύβιο ασταθές ραδιενεργό ισότοπο αργιλίου, το Al¹⁶, που κατά τη φυσική μεταστοιχείωσή του εκπέμπει σημαντικές ποσότητες ενέργειας με τη μορφή θερμότητας. Η θερμότητα αυτή μπορεί να ήταν αρκετή να λιώσει από τα μέσα προς τα έξω πρωτοπλανητίδια που είχαν αποκτήσει κάποιο μέγεθος. Στην περίπτωση αυτή το μέταλλο στο εσωτερικό θα διαχωριζόταν από τα πυριτικά ορυκτά (που έχουν υψηλότερο σημείο τήξης) και θα σχημάτιζε έναν υγρό μεταλλικό πυρήνα. Καθώς το πρωτοπλανητίδιο περιστρεφόταν, ο πυρήνας θα μπορούσε να αρχίσει να περιστρέφεται κι αυτός, δημιουργώντας ένα μαγνητικό δυναμό. Στο ψυχρό εξωτερικό του σώματος, μικρότερα πρωτοπλανητίδια και σκόνη από τον πρωτοπλανητικό δίσκο του ηλιακού συστήματος θα μπορούσαν να συνεχίσουν να συσσωρεύονται, αυξάνοντας το πάχος του στερεού καλύμματος.

Τμήμα του μετεωρίτη, που έπεσε στο Μεξικό το 1969 (μικροσκοπία της διατομής του κάτω αριστερά), ο οποίος δείχνει την ύπαρξη μαγνητισμού στους προδρόμους των πλανητών

Τα εγχειρίδια αστρονομίας συνεχίζουν να γράφουν ότι το ηλιακό σύστημα σχηματίστηκε με μια ήσυχη, αργή, σταθερή διαδικασία, κάτι σαν ένα μενουέτο, που ξεκίνησε πριν 4,567 δισεκατομμύρια χρόνια, με ένα δίσκο αερίων και σκόνης, αποτέλεσμα της περιστροφής ενός πρωταρχικού μοριακού νέφους γύρω από ένα νεαρό άστρο. Τα αέρια και η σκόνη συμπυκνώθηκαν σε χαλίκια, πέτρες, βράχους και τελικά μεγάλα πετρώδη συσσωματώματα διαμέτρου δεκάδων έως εκατοντάδων χιλιομέτρων. Αυτά τα πρωτοπλανητίδια στη συνέχεια συγκρούστηκαν σχηματίζοντας πλανητικά έμβρυα, μεγέθους ανάλογου με εκείνο του πλανήτη Αρη. Αυτά τα έμβρυα, που μεγαλώνοντας απέκτησαν βαρύτητα ικανή να αρχίσει να καθαρίζει την τροχιά της από μικρότερα θραύσματα, είτε προσθέτοντάς τα στη δική τους ύλη, είτε στέλνοντάς τα σε άλλες τροχιές, τελικά συγκρούστηκαν μεταξύ τους και σχημάτισαν τους σημερινούς πλανήτες. Στην πορεία τα συστατικά υλικά αυτών των πλανητών διαχωρίστηκαν σε διάπυρους πυρήνες και πυριτικούς μανδύες, δημιουργώντας συνθήκες στην επιφάνειά τους διόλου φιλικές προς τη ζωή.

Το γοργόν και χάριν έχει

Σύμφωνα όμως με τις νεότερες μελέτες, που στηρίζονται τόσο στον αστεροειδή του Μεξικού, όσο και σε άλλους τέσσερις ανάλογους, καθώς και σε μελέτες που δείχνουν ένα πιο βίαιο παρελθόν για το πρώιμο ηλιακό σύστημα, τα πράγματα εξελίχτηκαν πιο γρήγορα και πιο βίαια. Ο σχηματισμός των πρωτοπλανητιδίων, που θεωρούνταν ότι πραγματοποιήθηκε μέσα σε μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια, θεωρείται τώρα από μερίδα επιστημόνων ότι συνέβη μέσα στα πρώτα 3 εκατομμύρια χρόνια. Αν η ηλικία του ηλιακού συστήματος ήταν μια ημέρα, τότε ο σχηματισμός τους θα είχε ολοκληρωθεί μέσα στο πρώτο λεπτό της μέρας! Η ύπαρξη περισσότερης διαθέσιμης Ενέργειας στα πρώτα μικρά συστατικά τμήματα του ηλιακού συστήματος - Ενέργειας προερχόμενης από το ραδιενεργό αργίλιο και τις πρώιμες συγκρούσεις μεταξύ τους - σημαίνει ότι τα πρωτοπλανητίδια δεν χρειαζόταν να περιμένουν να μεγαλώσουν πολύ, ώστε να αρχίσουν να αποκτούν εσωτερική διαστρωμάτωση. Πρωτοπλανητίδια μικρού μεγέθους θα μπορούσαν να εκδηλώνουν διεργασίες που θεωρούνταν δυνατές μόνο σε ουράνια σώματα μεγέθους πλανήτη, ξεκινώντας από το λιώσιμο, την απομάκρυνση των αερίων και τη μείωση του πορώδους, μέχρι το σχηματισμό μαγνητικών δυναμό και την εμφάνιση ηφαιστειότητας.
Σε αυτήν την κατάσταση πραγμάτων, τα ουράνια σώματα δεν εξελίσσονταν πάντα προς αύξηση του μεγέθους τους. Συχνά μεγαλύτερα σώματα διασπώνταν σε μικρότερα. Αν σχηματίζονταν σώματα μεγέθους πλανήτη εκείνο τον πρώτο καιρό, προσκρούσεις άλλων πρωτοπλανητιδίων μπορεί να τους αφαιρούσαν μεγάλο μέρος του υλικού τους, ή να τα κατέστρεφαν. Τα συντρίμμια στη συνέχεια συγκρούονταν με άλλα σώματα, μεγαλώνοντάς τα έως το πλανητικό μέγεθος. Πλανήτες μπορεί να δημιουργήθηκαν, να κόπηκαν στα δύο και να ξαναδημιουργήθηκαν μέσα σε μόλις 10 εκατομμύρια χρόνια! Επιπλέον, όπως προκύπτει από αυτό το βίαιο μοντέλο για τα πρώτα χρόνια του ηλιακού συστήματος, η επιφάνεια της Γης μπορεί να κρύωσε εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια νωρίτερα και να μπορούσε να έχει υγρό νερό στην επιφάνεια και στο ανώτερο τμήμα του στερεού φλοιού της. Κάτι τέτοιο θα εξηγούσε τη διαπιστωμένη ύπαρξη κρυστάλλων ζιρκονίου, που σχηματίστηκαν σε υγρό περιβάλλον, πριν από 4,3 δισεκατομμύρια χρόνια.

Τι ψυχή έχει μια Ψυχή

Η με άμεσο τρόπο μελέτη του πυρήνα της Γης είναι κάτι που μάλλον θα μείνει για πάντα στο πεδίο της επιστημονικής φαντασίας. Ισως, όμως, ένας συγκεκριμένος αστεροειδής, υπόλειμμα αρχαίου πρωτοπλανήτη, να είναι ισοδύναμο αντικείμενο προς μελέτη. Πρόκειται για τον αστεροειδή Ψυχή, έναν από τους μεγαλύτερους του ηλιακού συστήματος, με διάμετρο τουλάχιστον 200 χιλιόμετρα, ο οποίος βρίσκεται στην κύρια ζώνη των αστεροειδών μεταξύ Αρη και Δία. Ολες οι μετρήσεις που έχουμε από ραδιοτηλεσκόπια, δείχνουν ότι πρόκειται για ουράνιο σώμα που αποτελείται σχεδόν αποκλειστικά από σίδηρο και νικέλιο. Ο αστεροειδής Ψυχή φαίνεται να είναι ο ξεγυμνωμένος πυρήνας ενός πρωτοπλανήτη, ένα υπόλειμμα των συγκρούσεων που συνέβαιναν στο πρώιμο ηλιακό σύστημα, συγκροτώντας και καταστρέφοντας ουράνια σώματα. Στην επιφάνειά του ίσως βρίσκονται μικρά υπολείμματα από το πετρώδες εξωτερικό του στρώμα, που θα μπορούσαν να μας δώσουν στοιχεία για τη σύσταση των βαθύτερων τμημάτων του μανδύα των πρωτοπλανητών. Αν υπήρξαν προσκρούσεις μετεωριτών ή κομητών πάνω στο γυμνό μέταλλο, τότε ίσως έχουν δημιουργηθεί οξείς μεταλλικοί λόφοι, που πάγωσαν σε αυτήν τη μορφή πριν προλάβουν να ξαναπέσουν στην επιφάνεια.
Μια ομάδα 75 επιστημόνων έχει ήδη προτείνει στη NASA την αποστολή στον αστεροειδή Ψυχή μιας μικρής διαστημοσυσκευής, προωθούμενης από ηλιακά ιστία και κινητήρα ιόντων, που θα φέρει μαγνητόμετρο για την ανίχνευση μαγνητικών πεδίων, φασματογράφο ακτίνων γάμμα για την ταυτοποίηση χημικών στοιχείων και δύο κάμερες. Η πρόταση πέρασε από το πρώτο φιλτράρισμα και σύντομα η αμερικανική διαστημική υπηρεσία αναμένεται να ανακοινώσει αν θα της δώσει και την τελική έγκριση, οπότε θα προγραμματιστεί για εκτόξευση πιθανότατα το 2021.

Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: «Scientific American»