Eski demir meteoritleri, Güneş Sistemi'nin ilk katı cisimlerinden bazılarının çoğunlukla kondrül adı verilen küçük ısıyla oluşmuş kaya tanelerinden inşa edildiğini, su zengini tozun ise büyük ölçüde dışlandığını ortaya koyuyor. Bu bulgu, bu seçici gezegen oluşum sürecini Güneş Sistemi'nin ilk bir milyon yılına kadar geri itiyor.
Gezegen oluşumunun en erken aşamalarının bilim insanlarının bir zamanlar fark ettiğinden çok daha seçici olabileceği görülüyor. As genç Güneş Sistemi gezegenler, aylar ve proto-gezegenler gibi katı cisimleri bir araya getirmeye başladığında iki ana malzeme türü mevcuttu. Biri, yüksek sıcaklıklarda oluşan milimetre boyutundaki kaya parçaları olan kondrüllerdi. Diğeri ise su buzu ve organik madde bakımından zengin, soğuk, ince taneli toz olan matristi.
Yale Üniversitesi öncülüğündeki yeni araştırma, Güneş Sistemi'nin ısıyla oluşmuş malzemeyi hemen hemen derhal güçlü bir şekilde tercih ettiğini öne sürüyor.
Araştırmacılar, kondrüllerin Güneş Sistemi'nin ilk bir milyon yılı içinde katı cisimlere öncelikli olarak dahil edildiğini gösteren ilk jeokimyasal kanıtı buldu. Şimdiye kadar bilim insanları bu tür bir ayırmanın, Güneş Sistemi'nin başlamasından 2 ila 4 milyon yıl sonra oluşan cisimlerde belgelenebildiğini biliyordu.
Çalışma 18 Eylül'de Nature Astronomy'de yayımlandı.
Güneş Sistemi Başından İtibaren Seçiciydi
"Çalışmamız bu bir araya gelme sürecinin baştan itibaren son derece seçici olduğunu gösteriyor," dedi Yale Sanat ve Bilim Fakültesi'nde Yer ve Gezegen Bilimleri yardımcı doçenti ve çalışmanın ilk yazarı Damanveer Grewal. "Güneş Sistemi'nin dış bölgesindeki en erken cisimler yüzde 83 ile 92 arasında kondrülden inşa edildi ve daha geç oluşan cisimlerde baskın olan buzlu, uçucu madde zengini tozdan çok az içeriyordu."
Kondrüller, jeolojik koleksiyonlarda korunmuş en ilkel meteoritler arasında yer alan kondritlerin içinde bulunan küçük kayalık kürelerdir. Bu minik yapılar bilim insanlarına Güneş Sistemi'nin en erken aşamalarına doğrudan fiziksel bir bağlantı sunar.
"Onları elinizde tutabilir ve milyarlarca yıl önce başlamış bir sürecin parçası olduklarını bilebilirsiniz," dedi Grewal. "Bu, kafayı sarması zor bir zaman ölçeği."
Bilim insanları uzun zamandır dış Güneş Sistemi'nden gelen karbonlu kondritlerin silikat mineralleri arasında organik bileşik ve su içeren ilkel taşlı meteoritler yaşla ilgili bir örüntü gösterdiğini biliyor. Daha eski örnekler genellikle daha fazla kondrül ve daha az matris içerirken, daha genç olanlar daha fazla soğuk, uçucu madde zengini malzeme içeriyor.
Bu örüntü, planetesimal olarak bilinen ilk katı cisimlerin oluştuğu bölgelerin zaten ısıyla oluşmuş kondrülleri tercih ettiğini ve buzlu tozun büyük bir kısmını dışladığını düşündürüyordu.
İlk Bir Milyon Yıldan Kanıt Aramak
Güneş Sistemi'nin ilk bir milyon yılında ne olduğunu doğrulamak zor olmuştur çünkü o dönemden kalmış korunmuş farklılaşmamış bir cisim bulunmamaktadır. Bilim insanları bu nedenle bu en erken cisimlerde kondrüller ve matris arasındaki orijinal dengeyi belirlemenin doğrudan bir yoluna sahip değildi.
Grewal ve meslektaşları sorunu dış Güneş Sistemi'nden gelen demir meteoritlerde korunmuş kimyasal ipuçlarını inceleyerek ele aldı.
Bu meteoritleri temsil eden ana gövdeler o kadar çok radyoaktif alüminyum-26 içeriyordu ki sonunda tamamen eridi. Bu süreç, bu gövdelerin başlangıçta ne içerdiğini ortaya çıkarabilecek fiziksel yapıları sildi.
Ancak kimyaları hâlâ kullanışlı bilgiler saklıyordu.
Araştırmacılar matrisle ilişkili iki bağımsız kimyasal izleyici belirledi. Biri matriste yoğun olarak bulunan kükürdü. Diğeri ise orijinal gövdeye ne kadar su buzu ve oksitlenmiş tozun dahil edildiğini gösterebilen demirin oksidasyon durumu idi.
Meteoritler Kondrül Zengini Bir Başlangıcı Ortaya Koyuyor
Ekip bu iki izleyiciyi kullanarak antik ana gövdelerin bileşimlerini yeniden yapılandırdı. Matrisin orijinal malzemelerin sadece yüzde 8 ila 17'sini oluşturduğunu hesapladılar; bu oran bilinen herhangi bir kondritte ölçülen orandan daha küçük.
Bu, kalan malzemenin büyük ölçüde kondrüller tarafından domine edildiği anlamına geliyor.
"Her iki izleyici de bağımsız olarak aynı hikâyeyi anlatıyor: bu erken planetesimaller dikkat çekici derecede matris fakiriydi," dedi Grewal. "Bu yakınsama, sonucun sağlam olmasını sağlıyor."
Bulgular aynı zamanda meteorit kaydıyla ilgili başka bir bilmeceyi de çözebilir. Çok eski kondrüller bugün şaşırtıcı derecede nadirdir, hatta Güneş Sistemi'nin en erken tarihinde bol miktarda bulundukları görülse bile.
Grewal'a göre bu antik kondrüllerin birçoğu muhtemelen planetesimallerin ilk kuşağına dahil edildi. Bu cisimler daha sonra eridi, fiziksel kanıtı yok etti ve en eski kondrülleri hayatta kalan meteoritlerde bulmayı çok daha zor hale getirdi.
Gezegensel Cisimlerin Doğuşunu Yeniden İnşa Etmek
Sonuçlar, katı cisimlerin oluşmaya başlamasıyla hemen hemen aynı anda gezegensel bileşenleri ayırma ve seçme sürecinin başladığını gösteriyor. Genç Güneş Sistemi kondrülleri ve buzlu tozu eşit şekilde karıştırmak yerine, en erken planetesimallerinden bazılarında kondrülleri güçlü bir şekilde tercih etti.
"Bu her yerde bulunan küçük kaya taneleri, gezegenlerin kendilerinin nihayetinde bir araya getirildiği temel yapı taşlarıdır," dedi Grewal. "Ve şimdi bunların ilk katı cisimler kuşağına baştan itibaren zaten ayrıştırıldığını ve dahil edildiğini biliyoruz."
Çalışmanın ortak yazarları Princeton Üniversitesi'nden Zhongtian Zhang ve Almanya'daki Max Planck Güneş Sistemi Araştırma Enstitüsü'nden Joanna Drążkowska.
Araştırmanın finansmanı Yale Üniversitesi tarafından sağlandı.
