Formarea Sistemului Solar ar fi fost influențată de magnetism

Cu aproximativ 4,6 miliarde de ani în urmă, într-o regiune a galaxiei noastre, un nor vast de gaz și praf cosmic a început să se transforme într-un sistem planetar. Materia s-a concentrat treptat sub acțiunea gravitației, iar în centrul regiunii s-a format Soarele. În jurul său, particulele de praf și gaz au început să se unească, punând bazele planetelor pe care le cunoaștem astăzi.

Multă vreme, gravitația a fost considerată principalul motor al acestui proces. Însă un studiu recent sugerează că povestea este mai complexă. Formarea Sistemului Solar ar fi fost influențată în mod semnificativ și de câmpurile magnetice, care ar fi contribuit la deplasarea gazului către protosteaua aflată în formare.

Dovezile acestei contribuții nu provin din observații directe ale Soarelui primordial, ci dintr-un loc mult mai apropiat și, în același timp, mult mai vechi: interiorul unui meteorit care a ajuns pe Pământ.

Studiul, condus de cercetători printre care se numără planetologul Cauê Borlina, de la Universitatea Purdue, a fost publicat în revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), iar rezultatele sale oferă una dintre primele măsurători ale câmpului magnetic dintr-o etapă extrem de timpurie a formării unei stele.

Un mesaj magnetic păstrat timp de peste 4,5 miliarde de ani

Meteoriții sunt adevărate capsule ale timpului. Unele dintre mineralele pe care le conțin s-au format înaintea Soarelui și a planetelor, păstrând informații despre condițiile fizice existente în norul primordial de materie din care s-a născut Sistemul Solar.

Cercetătorii au analizat un meteorit căzut pe Pământ în anul 2008, concentrându-se asupra unor mici incluziuni minerale bogate în calciu și aluminiu, cunoscute în literatura științifică sub denumirea de incluziuni bogate în calciu-aluminiu (calcium-aluminum-rich inclusions – CAI).

Aceste formațiuni sunt printre cele mai vechi materiale solide identificate în Sistemul Solar. Ele s-au cristalizat cu peste 4,5 miliarde de ani în urmă, într-o perioadă în care Soarele încă nu ajunsese la stadiul său de stea matură.

În interiorul a cinci astfel de incluziuni, echipa a investigat minerale care conțin fier. Alegerea nu a fost întâmplătoare: electronii din atomii de fier își pot rearanja orientarea în prezența unui câmp magnetic, lăsând în structura mineralelor o urmă a condițiilor magnetice din momentul formării lor.

Cu ajutorul unor magnetometre extrem de sensibile, cercetătorii au reușit să măsoare această amprentă magnetică, recuperând astfel informații despre mediul în care s-a format materia primordială.

Câmp magnetic de câteva ori mai puternic decât cel al Pământului

Rezultatele au indicat existența unui câmp magnetic de ordinul câtorva gauss în regiunea în care s-au format incluziunile analizate. Pentru comparație, câmpul magnetic de la suprafața Pământului are o intensitate de aproximativ 0,25–0,65 gauss, în funcție de regiune. Prin urmare, valoarea măsurată în materialul meteoritic este de câteva ori mai mare decât cea a câmpului magnetic terestru actual.

Această descoperire este importantă deoarece oferă informații despre o perioadă foarte timpurie din evoluția Sistemului Solar, cunoscută de astronomi drept faza Class 0. În această etapă, protosteaua este încă înconjurată de un înveliș dens de gaz și praf, din care continuă să acumuleze materie. Este o perioadă în care procesele fizice din norul primordial determină cât de repede crește steaua și cum evoluează materialul din jurul ei.

Până acum, existența unor câmpuri magnetice în Sistemul Solar timpuriu era susținută de studii referitoare la perioade ulterioare formării Soarelui. Mult mai dificil de demonstrat era faptul că asemenea câmpuri erau deja prezente în primele momente ale procesului de formare stelară. Noua măsurătoare oferă tocmai o astfel de perspectivă.

Cum a ajutat magnetismul la formarea Soarelui?

Gravitația atrage materia și determină contractarea norului primordial. Totuși, într-un nor de gaz și praf aflat în rotație, transportul materiei către centrul sistemului este un proces complex.

Aici intervine magnetismul. Câmpurile magnetice interacționează cu plasma și gazul ionizat, influențând mișcarea materiei și transportul momentului cinetic. În anumite condiții, aceste interacțiuni pot facilita deplasarea gazului spre protostea, alimentând creșterea acesteia.

Simulările privind formarea sistemelor planetare arată că intensitatea câmpului magnetic poate influența cantitatea de gaz transportată către steaua aflată în formare. Potrivit unor modele, în faza Class 0, Soarele primordial ar fi putut acumula peste 300 de mase terestre de gaz într-un singur an. Câmpul magnetic identificat în incluziunile meteoritice este suficient de puternic pentru ca magnetismul să fi avut o contribuție substanțială la acest proces.

Așadar, formarea Sistemului Solar nu poate fi explicată doar prin atracția gravitațională, iar interacțiunea dintre gravitație și magnetism ar putea fi esențială pentru înțelegerea modului în care se nasc stelele și sistemele lor planetare.

Meteoriții ne ajută să reconstruim începuturile Sistemului Solar

Una dintre cele mai interesante implicații ale studiului este că informațiile despre nașterea Soarelui pot fi recuperate din obiecte care au supraviețuit până în prezent. În timp ce astronomii observă cu ajutorul telescoapelor regiuni îndepărtate în care se formează stele, meteoriții oferă acces la materiale fizice provenite din propriul nostru sistem planetar.

Incluziunile bogate în calciu și aluminiu sunt deosebit de valoroase deoarece s-au format foarte devreme și au păstrat semnături ale mediului primordial. Prin analiza lor, cercetătorii pot investiga nu doar compoziția chimică a materiei din Sistemul Solar timpuriu, ci și condițiile fizice în care aceasta a existat.

Indrani Das, astrofizician teoretician la Academia Sinica din Taiwan, consideră că rezultatele reprezintă o perspectivă importantă asupra primelor etape ale formării Soarelui. Totuși, cercetătoarea subliniază că sunt necesare măsurători suplimentare realizate pe alte mostre de meteoriți pentru a consolida concluziile. Deocamdată, analiza unui număr limitat de incluziuni nu permite reconstruirea completă a evoluției câmpului magnetic primordial.

O nouă piesă din puzzle-ul nașterii sistemelor planetare

Descoperirea nu schimbă faptul că gravitația a fost forța fundamentală care a permis concentrarea materiei și apariția Soarelui. Ea adaugă însă un element important în explicația modului în care s-a desfășurat acest proces.

Dacă magnetismul a contribuit la transportul gazului către Soarele primordial, atunci câmpurile magnetice ar putea avea un rol similar și în formarea altor stele din galaxia noastră. Această posibilitate este relevantă pentru astronomia modernă, deoarece înțelegerea proceselor care au modelat propriul nostru sistem planetar ne ajută să interpretăm și observațiile altor sisteme aflate în diferite etape de evoluție.

În cele din urmă, fragmentele minuscule de rocă analizate de cercetători ne transmit un mesaj surprinzător din trecutul cosmic: înainte ca Soarele să strălucească, înainte ca planetele să existe și cu mult înainte ca Pământul să devină o lume locuită, magnetismul era deja prezent în povestea formării noastre cosmice.