W wiadomościach, które absolutnie nikogo nie zaskoczą, kto kiedykolwiek próbował uporządkować mieszankę czegokolwiek, wczesny Układ Słoneczny podobno spojrzał na swoje dwa dostępne materiały budowlane i powiedział: „Tak, weźmiemy te gorące skały, dzięki”. Nowe badania prowadzone przez Uniwersytet Yale dostarczyły pierwszego geochemicznego dowodu na to, że chondry – milimetrowej wielkości kawałki skały powstałe w wysokich temperaturach – były już preferencyjnie włączane do ciał stałych w ciągu pierwszego miliona lat istnienia Układu Słonecznego. Druga opcja, matryca, zimny, drobnoziarnisty pył bogaty w lód wodny i materiał organiczny, została w dużej mierze odstawiona na półkę.

Do tej pory naukowcy byli w stanie udokumentować tego typu sortowanie jedynie w obiektach, które powstały 2 do 4 milionów lat po rozpoczęciu formowania się Układu Słonecznego. Badanie opublikowano 18 września w Nature Astronomy, przypuszczalnie po długim procesie recenzji, podczas którego wszechświat odmówił komentarza.

„Nasza praca pokazuje, że ten proces składania był niezwykle selektywny od samego początku” – powiedział Damanveer Grewal, adiunkt nauk o Ziemi i planetarnych na Wydziale Sztuk i Nauk Uniwersytetu Yale oraz pierwszy autor badania. „Najwcześniejsze ciała w zewnętrznym Układzie Słonecznym były zbudowane w 83% do 92% z chondr, z bardzo niewielką ilością lodowego, bogatego w substancje lotne pyłu, który dominuje w później powstających obiektach”. Więc jeśli ktoś prowadzi zapis, to około cztery części gorącej skały na jedną część zimnego pyłu – proporcja, która doprowadziłaby każdego wykonawcę do płaczu.

Chondry to małe skaliste kuleczki znajdujące się wewnątrz chondrytów, które należą do najbardziej prymitywnych meteorytów zachowanych w kolekcjach geologicznych. Te maleńkie struktury oferują naukowcom bezpośrednie fizyczne połączenie z najwcześniejszymi etapami Układu Słonecznego. „Można je trzymać w ręce i wiedzieć, że zaczęły się jako część procesu, który rozpoczął się miliardy lat temu” – powiedział Grewal. „To skala czasowa, którą trudno ogarnąć umysłem”. Rzeczywiście, to mniej więcej tyle samo czasu, ile potrzeba na uzyskanie prostej odpowiedzi od firmy telekomunikacyjnej.

Naukowcy od dawna wiedzą, że chondryty węglowe – prymitywne, kamienne meteoryty zawierające związki organiczne i wodę wśród swoich minerałów krzemianowych – z zewnętrznego Układu Słonecznego wykazują wzorzec związany z wiekiem. Starsze okazy mają tendencję do zawierania większej proporcji chondr i mniejszej ilości matrycy, podczas gdy młodsze zawierają więcej zimnego, bogatego w substancje lotne materiału. Ten wzorzec sugerował, że regiony, w których formowały się pierwsze ciała stałe, znane jako planetozymale, już faworyzowały chondry powstałe w wysokich temperaturach, wykluczając większość lodowego pyłu. Innymi słowy, Układ Słoneczny grał w faworyzowanie, zanim jeszcze miał planety, które mógłby faworyzować.

Potwierdzenie, co działo się w ciągu pierwszego miliona lat istnienia Układu Słonecznego, było trudne, ponieważ nie zachowały się żadne niezróżnicowane ciała z tego okresu. Naukowcy nie mieli więc bezpośredniego sposobu na określenie pierwotnej równowagi między chondrami a matrycą w tych najwcześniejszych obiektach. To jak próba odtworzenia przepisu z ciasta, które zostało już zjedzone, strawione i zamienione w coś zupełnie innego.

Grewal i jego współpracownicy podeszli do problemu, badając chemiczne wskazówki zachowane w meteorytach żelaznych z zewnętrznego Układu Słonecznego. Ciała macierzyste reprezentowane przez te meteoryty zawierały tak dużo radioaktywnego glinu-26, że ostatecznie stopiły się całkowicie. Ten proces wymazał fizyczne struktury, które mogłyby ujawnić, co te ciała pierwotnie zawierały. Jednak ich chemia wciąż zachowała użyteczne informacje – ponieważ nawet po stopieniu planetozymala w niebyt, jego chemiczne duchy pozostają.

Naukowcy zidentyfikowali dwa niezależne wskaźniki chemiczne związane z matrycą. Jednym był siarka, która jest silnie skoncentrowana w matrycy. Drugim był stopień utlenienia żelaza, który może wskazywać, ile lodu wodnego i utlenionego pyłu zostało włączonych do pierwotnego ciała.

Wykorzystując te dwa wskaźniki, zespół zrekonstruował skład starożytnych ciał macierzystych.