Konstnärens koncept med protosun i centrum av solnebulan. Bildkredit: NASA Klicka för förstoring
Från kemiska fingeravtryck bevarade i primitiva meteoriter har forskare vid UCSD fastställt att det kollapsande gasmolnet som så småningom blev vår sol glödde ljust under bildandet av det första materialet i solsystemet för mer än 4,5 miljarder år sedan.
Deras upptäckt, detaljerad i ett papper som visas i 12 augusti-numret av Science, ger de första avgörande bevisen på att detta "protosun"? spelade en viktig roll i kemisk utformning av solsystemet genom att släppa ut tillräckligt med ultraviolett energi för att katalysera bildningen av organiska föreningar, vatten och andra föreningar som är nödvändiga för utvecklingen av livet på jorden.
Forskare har länge argumenterat om de kemiska föreningar som skapats i det tidiga solsystemet producerades med hjälp av den tidiga solens energi eller bildades på andra sätt.
? Den grundläggande frågan var, var solen på eller var den av? säger Mark H. Thiemens, dekan för UCSD: s avdelning för fysikaliska vetenskaper och kemiprofessor som ledde forskarteamet som genomförde studien. ? Det finns inget i den geologiska posten för 4,55 miljarder år sedan som skulle kunna svara på detta.?
Vinai Rai, en postdoktor som arbetar i Thiemens? lab, kom med en lösning som utvecklade en extremt känslig mätning som kunde besvara frågan. Han sökte efter kemiska fingeravtryck av den högenergi vinden som kom ut från protosunet och fastnade i isotoperna eller formerna av sulfid som fanns i fyra primitiva grupper av meteoriter, de äldsta resterna av det tidiga solsystemet. Astronomer tror att denna vind blåste materia från kärnan i den roterande solnebulan in i dess pannkakliknande ackretionsskiva, regionen där meteoriter, asteroider och planeter senare bildades.
Tillämpa en teknik som Thiemens utvecklade för fem år sedan för att avslöja detaljer om jordens tidiga atmosfär från variationer i syre- och svavelisotoperna inbäddade i forntida bergarter, UCSD-kemisterna kunde dra slutsatsen från sulfider i meteoriterna till solvindens intensitet och följaktligen intensiteten hos protosunet. De drar slutsatsen i sitt papper att det lilla överskottet av en isotop av svavel, S i meteoriterna indikerade förekomsten av "fotokemiska reaktioner i den tidiga solnebulan," vilket innebär att protosunet lyste starkt nog för att driva kemiska reaktioner.
? Den här mätningen berättar för första gången att solen stod på, att det fanns tillräckligt med ultraviolett ljus för att göra fotokemi ,? säger Thiemens. ? Att veta att detta var fallet är en enorm hjälp för att förstå processerna som bildade föreningar i det tidiga solsystemet.?
Astronomer tror att solnebulan började bildas för cirka 5 miljarder år sedan när ett moln av interstellär gas och damm stördes, eventuellt av en stor exploderande stjärnas chockvåg och kollapsade under sin egen tyngdkraft. När nebulosens snurrande pannkakliknande skiva blev tunnare och tunnare började bubbelpooler av klumpar bildas och växa sig större och bildade så småningom planeter, månar och asteroider. Protosunen fortsatte under tiden att dra sig samman under sin egen allvar och blev hetare och utvecklades till en ung stjärna. Den stjärnan, vår sol, utstrålade en het vind av elektriskt laddade atomer som blåste mest av gasen och dammet som återstod från nebulosan ur solsystemet.
Planeter, månar och många asteroider har värmts upp och fått sitt material ombearbetat sedan bildandet av solnebulan. Som ett resultat har de haft mycket att erbjuda forskare som söker ledtrådar om utvecklingen av solnebulan till solsystemet. Vissa primitiva meteoriter innehåller emellertid material som har förblivit oförändrat sedan protosunen spydde detta material från centrum av solnebulan för mer än 4,5 miljarder år sedan.
Thiemens säger att den teknik som hans team använde för att bestämma att protosunet glödde ljust också kan tillämpas för att uppskatta när och var olika föreningar har sitt ursprung i den heta vinden som sprutades ut av protosunet.
? Det kommer att vara nästa mål ,? han säger. ? Vi kan se mineral för mineral och kanske säga här? Vad hände steg för steg.?
UCSD-gruppens studie finansierades av ett bidrag från National Aeronautics and Space Administration.
Originalkälla: UCSD News Release
