Įspūdingas radinys: mokslininkai aptiko deimantų iš pradingusios planetos

Šis įspūdingas radinys padės mokslininkams ieškoti atsakymo į vieną svarbiausių astronomijos klausimų – kaip formuojasi planetos.

Anot mokslininkų, dirbančių École Polytechnique Fedérale de Lausanne (Šveicarija), deimantai iš asteroido, pavadinto Almahata Sitta ir 2008 m. spalį nukritusio Nubijos dykumoje, susidarė slėgyje, kuris atitinka sąlygas, turėjusias vyrauti ankstyvosios Saulės sistemos protoplanetose.

Planetų formavimąsi supa daug paslapčių, tačiau tyrinėdami mūsų Saulės sistemą ir vis didėjantį kiekį sistemų su egzoplanetomis, mokslininkai pradėjo daugiau ar mažiau nutuokti, kaip tai vyksta.

Viskas prasideda nuo dulkių dalelių protoplanetiniuose diskuose, besisukančiuose apie jaunas žvaigždes. Dėl elektrostatinių jėgų poveikio šios dalelės pradeda sukibinėti viena su kita.

Jeigu ilgainiui į vieną darinį sulimpa pakankamai daug tokių dalelių, didesni dulkių gabalai pradeda kibti vienas prie kito ir po kurio laiko dėl gravitacijos poveikio šie fragmentai sudaro stambesnius kosminius kūnus – planetesimales – kurių skersmuo siekia nuo 1 iki 10 kilometrų.

Didesnioji dalis planetesimalių šiame savo evoliucijos žingsnyje ir užstringa. Bet kai kurios iš jų dėl savo magnetinio lauko ir ekscentrinių orbitų susiduria tarpusavyje (kartais – milžinišku greičiu) ir sudaro stambesnius kūnus su skystu, įkaitusiu branduoliu, kuriuos dydžiu jau galima lyginti su Mėnuliu ir Marsu.

Tokie kosminiai kūnai jau vadinami protoplanetomis, arba planetų „embrionais“. Saulės sistemos raidos pradžioje tokių protoplanetų buvo šimtai.

Bėgant laikui šios protoplanetos ir toliau susidūrinėjo tarpusavyje, jungėsi į vis didesnės ir didesnės masės kūnus, kol susidarė tokios planetos, kokias matome šiandien.

Astronomų manymu, asteroidai, iki šių dienų klajojantys apie Saulės sistemą, yra anų aktyvių planetų sistemos raidos dienų likučiai – protoplanetų ir planetesimalių susidūrimų nuolaužos.

Bet Almahata Sitta šioje asteroidų gausybėje yra išskirtinis. Tai yra pirmas kartas, kuomet moksliniams tyrimams medžiaga išgauta iš meteorito, kuris buvo stebimas dar iki jo kritimo į Žemę. Tai buvo 4 metrų ilgio, 80 tonų svorio kosminis kūnas, sprogęs maždaug 37 km aukštyje virš Nubijos dykumos.

Ir tai – ne vienintelis dalykas, kuriuo ypatingas Almahata Sitta. Pasirodo, jis priklauso itin retai meteoritų klasei, vadinamai ureilitais. Jų sudėtis, lyginant su kitais uoliniais meteoritais, yra labai neįprasta – jame yra labai daug anglies, esančios nanodeimantų pavidalu.

Mokslui žinomi trys ureilitų susiformavimo modeliai: smūginė anglies transformacija į deimantą po susidūrimo dideliu greičiu; cheminių junginių garų nusėdimo planetų sistemos ūke; aukštas statiškas slėgis didelės apimties kosminiame kūne, tokiame, kaip protoplaneta.

Bet iki šiol šie modeliai buvo tik teoriniai ir nebuvo turima jokių duomenų, kurie patvirtintų jų tikrumą ir parodytų vieno modelio pranašumą prieš kitą.

Pastarojo tyrimo autoriai, vadovaujami planetų mokslininko Farhango Nabiei, analizavo deimantų inkliuzus meteorite ir nustatė, kad santykinai dideli atskiri deimanto kristalai (dydis – iki 100 mikrometrų skersmens) negalėjo susidaryti smūginės transformacijos būdu, nes dėl itin mažos tokio įvykio trukmės deimantai būtų kur kas mažesni.

Atmesta ir cheminių garų nusėdimo teorija – taip pat dėl deimantų dydžio. Tad liko aukšto statinio slėgio teorija.

Dar vienas įdomi deimantų savybė yra ta, kad jiems formuojantis deimanto viduje dažnai atsiranda mineralų, kurių būta jų formavimosi aplinkoje. Taikant transmisinės elektroninės mikroskopijos ir elektroninės spektroskopijos metodus mokslininkai išanalizavo Almahata Sitta meteorito deimantų mineralinius inkliuzus.

Tokiu būdu deimante aptikta chromitų, fosfatų ir geležies-nikelio sulfido, o šių mineralų sudėtis ir morfologija atitiko ne mažiau nei 20 gigapaskalių (GPa) slėgį jų formavimosi metu. Tai yra maždaug 200 000 kartų daugiau nei atmosferos slėgis jūros lygyje.

Čia, Žemėje, deimantai susidaro apie 4,5 GPa slėgyje. Tad mokslininkų tyrimo rezultatai verčia manyti, kad Almahata Sitta deimantai susidarė maždaug Merkurijaus-Marso dydžio protoplanetoje.

„Nors tai yra pirmi įtikinami įrodymai, kad iš Saulės sistemos išnyko tokio dydžio kosminis kūnas, jo egzistavimas ankstyvojoje Saulės sistemoje buvo prognozuotas vykdant planetų formavimosi modeliavimą“, - savo tyrimo išvadose rašė mokslininkai.

„Marso dydžio kosminiai kūnai buvo įprasti ir jie arba akrecijos būdu pavirto didesnėmis planetomis, arba susidūrė su Saule, arba buvo išsviesti iš Saulės sistemos. Šis tyrimas pateikia įtikinamus įrodymus, kad ureilito „gimtasis“ kosminis kūnas buvo vienas iš tokių prarastų planetų, kuri subyrėjo dėl susidūrimų“, - tvirtina mokslininkai.

Tyrimą publikavo recenzuojamas leidinys „Nature Communications“.