Vad händer om vårt solsystem hade en annan generation planeter som bildades före eller bredvid planeterna vi har idag? En ny studie publicerad i Nature Communications den 17 april 2018 presenterar bevis som säger att det var vad som hände. Den första generationens planeter, eller planeten, skulle ha förstörts under kollisioner under de tidigare dagarna av solsystemet och mycket av skräpet svepte upp i bildandet av nya kroppar.
Detta är inte en ny teori, men en ny studie ger nya bevis för att stödja den.
Beviset är i form av en meteorit som kraschade i Sudans Nubianöknen 2008. Meteoriten är känd som 2008 TC3, eller Almahata Sitta-meteoriten. Inuti meteoriten finns små kristaller som kallas nanodiamonds som enligt denna studie endast kunde ha bildats under högtrycksförhållandena inom en planets tillväxt. Detta kontrasterar tidigare tänkande kring dessa meteoriter som antyder att de bildades som ett resultat av kraftfulla chockvågor som skapats i kollisioner mellan föräldrakroppar.
"Vi visar att dessa stora diamanter inte kan vara ett resultat av en chock utan snarare av tillväxt som har ägt rum inom en planet." - studera medförfattare Philippe Gillet
Modeller av planetbildning bildar att markplaneter bildas genom att mindre kroppar tillförs större och större kroppar. Följ processen tillräckligt länge och du hamnar med planeter som Jorden. De mindre kropparna som förenas är vanligtvis mellan storleken på Månen och Mars. Men bevis på dessa mindre kroppar är svåra att hitta.
En typ av unik och sällsynt meteorit, kallad ureilit, skulle kunna ge bevis för att säkerhetskopiera modellerna, och det är vad som föll till jorden i Nubianöknen 2008. Ureiliter tros vara resterna av en förlorad planet som bildades i de första 10 miljoner åren av solsystemet, och förstördes sedan i en kollision.
Ureiliter är annorlunda än andra steniga meteoriter. De har en högre komponent av kol än andra meteoriter, mestadels i form av ovannämnda nanodiamonds. Forskare från Schweiz, Frankrike och Tyskland undersökte diamanterna inuti 2008 TC3 och bestämde att de troligen bildades i en liten proto-planet för cirka 4,55 miljarder år sedan.
Philippe Gillet, en av studiens medförfattare, sa detta i en intervju med Associated Press: "Vi visar att dessa stora diamanter inte kan vara resultatet av en chock utan snarare av tillväxt som har ägt rum på en planet."
Enligt den forskning som presenterades i denna artikel bildades dessa nanodiamonds under tryck på 200 000 bar (2,9 miljoner psi). Detta betyder att mysteriet föräldrarplaneten måste ha varit lika stort som Merkurius eller till och med Mars.
Nyckeln till studien är storleken på nanodiamonds. Teamets resultat visar närvaron av diamantkristaller så stora som 100 mikrometer. Även om nanodiamunderna sedan har segmenterats av en process som kallas grafitisering, är teamet säkert att dessa större kristaller finns där. Och de kunde bara ha bildats av statisk högtryckstillväxt i det inre av en planet. En kollisionschockvåg kunde inte ha gjort det.
Men föräldrakroppen för ureilite-meteoriten i studien skulle ha varit utsatt för kollisioner, annars var är det? När det gäller denna meteorit spelade en kollision och den resulterande chockvågen fortfarande en roll.
Studien fortsätter med att säga att en kollision ägde rum någon tid efter föräldrakroppens bildning. Och denna kollision skulle ha producerat chockvågen som orsakade grafitiseringen av nanodiamunderna.
Det viktigaste beviset är i vad som kallas High-Angle Annular Dark-Field (HAADF) Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) -bilder, som ses ovan. Bilden är två bilder i en, där den till höger är en förstoring av en del av bilden till vänster. På vänster indikerar prickade gula linjer områden med diamantkristaller separerade från områden med grafit. Till höger är en förstoring av det gröna torget.
Inklusionsspåren är det som är viktigt här. På höger sida inkluderas spåren med de orange linjerna. De indikerar tydligt inkluderingslinjer som matchar mellan intilliggande diamantsegment. Men inkluderingslinjerna finns inte i den mellanliggande grafiten. I studien säger forskarna att detta är "obestridligt morfologiskt bevis på att inneslutningarna fanns i diamant innan dessa delades upp i mindre delar genom grafitisering."
Sammanfattningsvis stöder detta idén att en liten planet mellan storleken på Merkurius och Mars bildades under de första 10 miljoner åren av solsystemet. Inuti kroppen bildades stora nanodiamanter av högtryckstillväxt. Så småningom var den överordnade kroppen involverad i en kollision, vilket gav en chockvåg. Chockvågen orsakade sedan grafitiseringen av nanodiamunderna.
Det är ett spännande bevis som passar det vi vet om bildandet och utvecklingen av vårt solsystem.
källor:
- En stor planetkropp härrörde från diamantinneslutningar i en ureilite-meteorit
- Studie: Diamant från himlen kan ha kommit från "förlorad planet"
