Ученые MIT и других учреждений проанализировали частицы астероида Рюгу, собранные миссией Hayabusa2 Японского агентства по аэрокосмическим исследованиям (JAXA) и возвращенные на Землю в 2020 году. Исследование показывает, что Рюгу образовался на окраинах ранней Солнечной системы, прежде чем мигрировать к поясу астероидов, в конечном итоге установившись на орбите между Землей и Марсом.
Анализ сосредоточился на выявлении признаков древнего магнитного поля, которое могло существовать во время формирования Рюгу. Результаты указывают на то, что, если такое поле было, его сила была бы минимальной, оцененной примерно в 15 микротесла, по сравнению с магнитным полем Земли, которое составляет около 50 микротесла.
Несмотря на свою слабость, это магнитное поле могло повлиять на накопление примордиального газа и пыли, сыграв решающую роль в формировании астероидов и, возможно, способствуя развитию гигантских планет, таких как Юпитер и Нептун. Это исследование, опубликованное в журнале AGU Advances, является первым доказательством слабого магнитного поля в дистальном солнечном системе.
Бенджамин Уайс, профессор MIT и соавтор исследования, заявил: 'Мы показываем, что, куда бы мы ни смотрели сейчас, существовало какое-то магнитное поле, ответственное за притяжение массы туда, где формировались солнце и планеты.' В исследовательскую группу вошли различные эксперты из таких учреждений, как Caltech, Гарвардский университет и Университет Цинхуа.
Солнечная система сформировалась примерно 4,6 миллиарда лет назад из плотного облака межзвездного газа и пыли, которое коллапсировало в вихревый диск. Большая часть этого материала образовала солнце, в то время как оставшиеся части создали солнечную туманность из ионизированного газа. Ученые предполагают, что взаимодействия между новообразованным солнцем и этим диском, вероятно, породили магнитное поле, которое влияло на аккрецию и притяжение материи для формирования планет, астероидов и лун.
Ранее было установлено, что магнитное поле присутствовало в пределах внутренней солнечной системы, простирающейся от солнца до около 7 астрономических единиц (AU), до того места, где сегодня находится Юпитер. Однако не было ясно, насколько далеко простиралось это магнитное поле и какую роль оно играло в более удаленных регионах, до настоящего времени.
Команда получила возможность проанализировать образцы из внешней солнечной системы с помощью Рюгу, астероида, который, как считается, образовался в ранней внешней солнечной системе, за пределами 7 AU, и был в конечном итоге приведен на орбиту близко к Земле. В декабре 2020 года миссия Hayabusa 2 вернула образцы астероида на Землю, предоставив ученым первый взгляд на возможный реликт ранней дистальной солнечной системы.
Исследователи получили несколько зерен возвращенных образцов, каждое из которых примерно в один миллиметр. Они поместили частицы в магнитометр — инструмент в лаборатории Уайса, который измеряет силу и направление магнитизации образца. Затем они применили переменное магнитное поле, чтобы постепенно демагнитизировать каждый образец.
'Как магнитофон, мы медленно перематываем магнитную запись образца', объясняет Мансбах. 'Затем мы ищем последовательные тенденции, которые говорят нам, образовался ли он в магнитном поле.'
Они определили, что образцы не содержали четких признаков сохраненного магнитного поля. Это предполагает, что либо в дистальной солнечной системе, где образовался астероид, не было небулярного поля, либо поле было настолько слабым, что не было зафиксировано в зернах астероида. Если это так, команда оценивает, что такое слабое поле не превышало бы 15 микротесла по интенсивности.
Исследователи также повторно проанализировали данные о ранее изученных метеоритах. В частности, они сосредоточились на 'негруппированных углеродных хондритах' — метеоритах, которые обладают свойствами, характерными для формирования в дистальной солнечной системе. Ученые оценили, что образцы были недостаточно старыми, чтобы образоваться до исчезновения солнечной туманности. Любая запись магнитного поля, содержащаяся в образцах, тогда не отражала бы небулярное поле. Но Мансбах и его коллеги решили взглянуть внимательнее.
'Мы повторно проанализировали возраст этих образцов и обнаружили, что они ближе к началу солнечной системы, чем считалось ранее', говорит Мансбах. 'Мы считаем, что эти образцы образовались в этой дистальной, внешней области. И один из этих образцов действительно имеет положительное обнаружение поля около 5 микротесла, что соответствует верхнему пределу 15 микротесла.'
Этот обновленный образец, в сочетании с новыми частицами Рюгу, предполагает, что внешняя солнечная система, за пределами 7 AU, имела очень слабое магнитное поле, которое, тем не менее, было достаточно сильным, чтобы притягивать материю с окраин и в конечном итоге формировать внешние планетарные тела, от Юпитера до Нептуна.
'Когда вы находитесь дальше от солнца, слабое магнитное поле имеет большое значение', отмечает Уайс. 'Предполагалось, что оно не должно быть таким сильным там, и именно это мы и наблюдаем.'
Команда планирует искать дополнительные доказательства дистальных небулярных полей с образцами другого далекого астероида, Бенну, которые были доставлены на Землю в сентябре 2023 года космическим аппаратом OSIRIS-REx NASA.
'Бенну очень похож на Рюгу, и мы с нетерпением ждем первых результатов этих образцов', говорит Мансбах.