Луна раскрывает секреты активного прошлого нашего Солнца

Москва, 17:58, 08 Июл 2019, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Путешествие в прошлое Солнца

На протяжении всей истории Солнечной системы частота вспышек и извержений Солнца оказывали сильное влияние на развитие внутренних планет, от вершины их атмосфер вплоть до их поверхностей. Количество извержений, которые производит Солнце, оказывается тесно связанным со скоростью, с которой оно вращается. Поэтому, чтобы понять, как появились планеты, подобные Земле, невероятно важно понять вращение Солнца на ранних этапах развития Солнечной системы. Предыдущие исследования пытались сделать это, рассматривая другие похожие на солнце звезды. Однако астрономы нашли ответы, посмотрев намного ближе.

Луна, единственный естественный спутник Земли, является удивительно идеальным местом для поиска подсказок об истории солнечной активности. Отсутствие плотной атмосферы приводит к тому, что солнечные извержения, которые достигают Луны, снимают материал с ее поверхности, оставляя после себя отпечаток, который можно использовать для понимания бурного прошлого Солнца.

Модель активности для раннего Солнца

Первой задачей ученых было смоделировать активность Солнца в течение всей его жизни. Как упоминалось ранее, основная причина истощения материала с поверхности Луны связана с событиями космической погоды, особенно с выбросами корональной массы (CME), которые происходят, когда большие объемы материала выбрасываются из Солнца во время солнечного извержения.

Авторы рассмотрели три класса вращения для своей модели раннего Солнца: медленное, среднее и быстрое, которые соответствуют скоростям вращения, наблюдаемым для подобных Солнцу звезд в их предыдущем исследовании. Чтобы построить связь между вспышкой и CME, они изучили данные космического телескопа Кеплера и геологические данные Земли. Космический телескоп Кеплера наблюдал несколько похожих на Солнце звезд на одном участке неба в течение 4 лет и смог охарактеризовать их активность относительно их вращения. Была обнаружена приблизительно линейная зависимость вращения от вспышки, причем более быстро вращающиеся звезды более активны, чем медленные экземпляры. CME также всегда связаны с вспышкой, однако не каждая вспышка производит CME, особенно при низких энергиях. Авторы рассматривают только самые энергичные вспышки и поэтому предполагают 100% -ную связь между вспышками CME.

Лунные породы

Имея в своем распоряжении историю частоты CME, авторы теперь могут глубже изучить, как солнечная активность могла повлиять на современный состав Луны. Луна — удивительно идеальное место для изучения прошлой солнечной активности из-за катастрофического события, которое сформировало систему Земля-Луна. Наиболее широко принятая теория формирования нашей Луны связана с крупным объектом размером с Марс, Тейей, который врезался в изначальную Землю около 4 миллиардов лет назад. Во время образования Луны, Земля и Луна имели одинаковый состав поверхности, будучи сформированными из одной и той же массы породы. Благодаря нашей густой атмосфере и магнитному полю, Земля смогла удержать много материала на своей поверхности с момента своего образования. Луна, однако, слишком мала, чтобы иметь атмосферу. Поэтому материал на поверхности постоянно удаляется из-за многих факторов, наиболее эффективными из которых являются события космической погоды. Чтобы иметь возможность точно оценить разницу между материалом на Земле и Луне, авторы сосредоточились на двух летучих элементах на поверхности Луны, натрии и калия. Эти элементы имеют умеренно более низкое содержание на Луне, чем на Земле, но их достаточно на Луне, чтобы их можно было точно измерить.

Основываясь на количестве натрия и калия, присутствующих в настоящее время на Луне, авторы затем определили, насколько быстро Солнце вращается, чтобы учесть разницу между их присутствием на Земле. Оказалось, что быстро вращающееся Солнце истощило бы натрий и калий Луны намного больше, чем предполагают современные значения. Для случая среднего вращения авторы обнаружили, что эта модель будет учитывать современные значения натрия, но значения калия не были бы выравнены. Это оставляет модель медленного вращения. Первоначально медленно вращающееся Солнце будет учитывать разницу между натрием и калием между Луной и Землей.

Головоломка в масштабе Солнечной системы

Понимание начальной скорости вращения Солнца необходимо для понимания эволюции планет во внутренней солнечной системе. Многие другие механизмы использовались, чтобы попытаться объяснить степень истощения натрия и калия, а именно количество экспонированного и захороненного материала на поверхности Луны, удары метеоритов, вулканизм и магнетизм (как с Земли, так и с самой Луны). Тем не менее, ни один из них не будет полностью учитывать количество наблюдаемого истощения. В сегодняшней работе авторы обнаружили, что модель медленного вращения Солнца наилучшим образом объясняет текущее количество летучих элементов, присутствующих на поверхности Луны, и ставит еще один фрагмент в головоломку миллиардов лет истории нашей солнечной системы.