Studi: Tata surya awal memendam celah antara wilayah dalam dan luarnya

  • Whatsapp


Batas kosmik, mungkin disebabkan oleh Jupiter muda atau angin yang muncul, kemungkinan membentuk komposisi planet bayi.

Pada awal tata surya, “piringan protoplanet” dari debu dan gas berputar mengelilingi matahari dan akhirnya bergabung menjadi planet yang kita kenal sekarang.

Sebuah analisis baru meteorit kuno oleh para ilmuwan di MIT dan di tempat lain menunjukkan bahwa ada celah misterius di dalam cakram ini sekitar 4,567 miliar tahun yang lalu, di dekat lokasi sabuk asteroid berada hari ini.

Hasil tim, muncul di Kemajuan Ilmu Pengetahuan, memberikan bukti langsung untuk kesenjangan ini.

Sebuah studi MIT menunjukkan bahwa ada celah misterius di dalam piringan protoplanet tata surya sekitar 4,567 miliar tahun yang lalu, dan kemungkinan membentuk komposisi planet tata surya. Gambar ini menunjukkan interpretasi seniman tentang piringan protoplanet. Kredit gambar: National Science Foundation, A. Khan

“Selama dekade terakhir, pengamatan telah menunjukkan bahwa rongga, celah, dan cincin adalah hal biasa di piringan di sekitar bintang muda lainnya,” kata Benjamin Weiss, profesor ilmu planet di Departemen Ilmu Bumi, Atmosfer, dan Planet (EAPS) MIT. “Ini adalah tanda-tanda penting tetapi kurang dipahami dari proses fisik di mana gas dan debu berubah menjadi matahari dan planet-planet muda.”

Demikian juga penyebab kesenjangan seperti itu di tata surya kita tetap menjadi misteri. Satu kemungkinan adalah bahwa Jupiter mungkin telah menjadi pengaruh. Saat raksasa gas itu terbentuk, tarikan gravitasinya yang sangat besar dapat mendorong gas dan debu ke pinggiran, meninggalkan celah di cakram yang sedang berkembang.

Penjelasan lain mungkin ada hubungannya dengan angin yang muncul dari permukaan piringan. Sistem planet awal diatur oleh medan magnet yang kuat. Ketika medan ini berinteraksi dengan piringan gas dan debu yang berputar, mereka dapat menghasilkan angin yang cukup kuat untuk mengeluarkan material, meninggalkan celah di piringan.

Terlepas dari asal-usulnya, celah di tata surya awal kemungkinan berfungsi sebagai batas kosmik, menjaga material di kedua sisinya agar tidak berinteraksi. Pemisahan fisik ini dapat membentuk komposisi planet-planet tata surya. Misalnya, di bagian dalam celah, gas dan debu bergabung sebagai planet terestrial, termasuk Bumi dan Mars, sementara gas dan debu terdegradasi ke sisi yang lebih jauh dari celah yang terbentuk di wilayah yang lebih dingin, seperti Jupiter dan raksasa gas tetangganya.

“Cukup sulit untuk melewati celah ini, dan sebuah planet akan membutuhkan banyak torsi dan momentum eksternal,” kata penulis utama dan mahasiswa pascasarjana EAPS Cauê Borlina. “Jadi, ini memberikan bukti bahwa pembentukan planet kita terbatas pada wilayah tertentu di tata surya awal.”

Rekan penulis Weiss dan Borlina termasuk Eduardo Lima, Nilanjan Chatterjee, dan Elias Mansbach dari MIT; James Bryson dari Universitas Oxford; dan Xue-Ning Bai dari Universitas Tsinghua.

Perpecahan dalam ruang

Selama dekade terakhir, para ilmuwan telah mengamati perpecahan aneh dalam komposisi meteorit yang telah mencapai Bumi. Batuan luar angkasa ini awalnya terbentuk pada waktu dan lokasi yang berbeda saat tata surya mulai terbentuk. Mereka yang telah dianalisis menunjukkan salah satu dari dua kombinasi isotop. Jarang ditemukan meteorit yang menunjukkan keduanya – sebuah teka-teki yang dikenal sebagai “dikotomi isotop”.

Para ilmuwan telah mengusulkan bahwa dikotomi ini mungkin merupakan hasil dari celah di piringan tata surya awal, tetapi celah seperti itu belum dikonfirmasi secara langsung.

Kelompok Weiss menganalisis meteorit untuk mencari tanda-tanda medan magnet kuno. Saat sistem planet muda terbentuk, ia membawa serta medan magnet, yang kekuatan dan arahnya dapat berubah tergantung pada berbagai proses di dalam cakram yang berkembang. Saat debu purba berkumpul menjadi butiran yang dikenal sebagai chondrules, elektron di dalam chondrules selaras dengan medan magnet di mana mereka terbentuk.

Chondrules bisa lebih kecil dari diameter rambut manusia, dan ditemukan di meteorit hari ini. Kelompok Weiss mengkhususkan diri dalam mengukur chondrules untuk mengidentifikasi medan magnet kuno di mana mereka awalnya terbentuk.

Dalam pekerjaan sebelumnya, kelompok tersebut menganalisis sampel dari salah satu dari dua kelompok isotop meteorit, yang dikenal sebagai meteorit nonkarbon. Batuan ini diperkirakan berasal dari “waduk”, atau wilayah tata surya awal, yang relatif dekat dengan matahari. Kelompok Weiss sebelumnya mengidentifikasi medan magnet kuno dalam sampel dari wilayah dekat ini.

Sebuah ketidakcocokan meteorit

Dalam studi baru mereka, para peneliti bertanya-tanya apakah medan magnet akan sama pada kelompok meteorit “berkarbon” isotop kedua, yang, dilihat dari komposisi isotopnya, diperkirakan berasal lebih jauh di tata surya.

Mereka menganalisis chondrules, masing-masing berukuran sekitar 100 mikron, dari dua meteorit berkarbon yang ditemukan di Antartika. Menggunakan perangkat interferensi kuantum superkonduktor, atau SQUID, mikroskop presisi tinggi di lab Weiss, tim menentukan medan magnet kuno asli masing-masing chondrule.

Anehnya, mereka menemukan bahwa kekuatan medan mereka lebih kuat daripada meteorit nonkarbon yang lebih dekat yang mereka ukur sebelumnya. Ketika sistem planet muda mulai terbentuk, para ilmuwan berharap bahwa kekuatan medan magnet akan meluruh dengan jarak dari matahari.

Sebaliknya, Borlina dan rekan-rekannya menemukan chondrules yang jauh memiliki medan magnet yang lebih kuat, sekitar 100 mikrotesla, dibandingkan dengan medan 50 mikrotesla di chondrules yang lebih dekat. Sebagai referensi, medan magnet bumi saat ini sekitar 50 mikroteslas.

Medan magnet sistem planet adalah ukuran laju pertambahannya, atau jumlah gas dan debu yang dapat ditarik ke pusatnya dari waktu ke waktu. Berdasarkan medan magnet chondrules yang mengandung karbon, wilayah luar tata surya pasti bertambah lebih banyak massa daripada wilayah dalam.

Menggunakan model untuk mensimulasikan berbagai skenario, tim menyimpulkan bahwa penjelasan yang paling mungkin untuk ketidaksesuaian dalam tingkat akresi adalah adanya kesenjangan antara wilayah dalam dan luar, yang dapat mengurangi jumlah gas dan debu yang mengalir ke arah matahari dari matahari. wilayah luar.

“Kesenjangan umum terjadi di sistem protoplanet, dan kami sekarang menunjukkan bahwa kami memilikinya di tata surya kita sendiri,” kata Borlina. “Ini memberikan jawaban atas dikotomi aneh yang kita lihat di meteorit, dan memberikan bukti bahwa celah mempengaruhi komposisi planet.”

Ditulis oleh Jennifer Chu

Sumber: Institut Teknologi Massachusetts




Pos terkait

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

Situs ini menggunakan Akismet untuk mengurangi spam. Pelajari bagaimana data komentar Anda diproses.