|
Минералы в древних метеоритах расскажут о древней Земле
|
|
|
|
Доктор Алиса Стефант, астрофизик, помогает разгадать давнюю загадку воды на Земле: откуда она взялась. Ученые долгое время считали, что вода, которая покрывает 70% территории Земли, вероятно, редка или вообще отсутствует на других планетах. Предполагалось, что вода на Земле возникла в результате уникальной серии галактических событий, произошедших миллиарды лет назад. Стефан, работающий в Национальном институте астрофизики в столице Италии Риме, бросает вызов этим давним предположениям. Она провела исследование, которое предполагает, что химические компоненты воды — водород и кислород — могли возникнуть из гигантского облака пыли и газа, которое дало начало Солнечной системе Земли. Если бы вода из этого облака могла попасть непосредственно в формирующиеся планеты, она могла бы существовать по всей Вселенной. «Возможно, такой способ доставки воды к планетарному телу может быть реализован в любой другой солнечной системе», — сказал Стефан, уроженец Франции, который также работал в Великобритании и США.
|
|
|
|
Она возглавляла исследовательский проект под названием «ПОСЕЙДОН», получивший финансирование ЕС, с целью попытаться определить происхождение воды на Земле. Команда изучила химические компоненты водорода и кислорода в метеорите определенного типа: примитивных ахондритах. Проект завершился в январе 2023 года, спустя 29 месяцев. Солнечная система Земли родилась около 4,5 миллиардов лет назад из вращающегося облака пыли и газа, известного как Солнечная туманность. Со временем гравитация стянула этот материал вместе и к середине туманности. Как только почти все — более 99% — собралось в центре, давление и тепло, созданные в результате сжатия, вызвали ядерный синтез, и появилось Солнце. Оставшийся материал вращался вокруг Солнца и в конечном итоге начал объединяться, образуя более крупные объекты. Некоторые из них превратились в планеты и спутники, видимые сегодня. Другие этого не сделали и вместо этого превратились в метеороиды, кометы и астероиды.
|
|
|
Эти куски каменистых обломков важны для учёных, поскольку они являются реликвиями ранней истории Солнечной системы. Примитивные ахондриты представляют особый интерес, поскольку они произошли от астероидов, которые были одними из самых первых планетарных строительных блоков в Солнечной системе. Стефан идентифицировал новую группу примитивных ахондритов, которые дают важные ключи к разгадке источника воды на Земле и на других планетах Солнечной системы. Ранее были известны только две группы примитивных ахондритов. Стефан идентифицировал третий, который отличается так называемым изотипическим составом кислорода. Это означает, что эти метеориты происходят из разных материалов ранней Солнечной системы. Они также содержат другой изотоп водорода. Это означает, что водород имеет другое количество нейронов в ядре. «Вероятно, там было несколько источников воды, а не один», — сказал Стефан. Одним из возможных источников является первичный водород, который, вероятно, произошел из небулярных газов на ранних этапах формирования Солнечной системы.
|
|
|
|
Компоненты воды могли присутствовать в самых ранних строительных блоках планет. Если это так, то более вероятно, что компоненты воды были включены в химический состав многих планет. И это значительно увеличивает вероятность существования воды на поверхности других планет во Вселенной. «Раньше люди говорили, что вода на Земле возникла в результате сочетания многих событий, которые делают ее уникальной», — сказал Стефант. «Но, возможно, на самом деле это не так». Пока Стефан ищет дополнительные доказательства происхождения воды, доктор Сандрин Перон исследует элементы, пришедшие с ней на Землю, чтобы узнать больше о ранней Солнечной системе. Перон — геохимик в ETH Zurich, швейцарском университете, уроженец Франции. Перон возглавляет финансируемый ЕС исследовательский проект под названием VolatileOrigin, который продлится 29 месяцев до апреля 2024 года. Он сосредоточен на двух благородных газах в земной коре: криптоне и ксеноне. Изотопы криптона и ксенона помогают ученым понять происхождение летучих элементов Земли, таких как углерод, азот и вода.
|
|
|
|
Это потому, что эти изотопы были занесены на Землю вместе с летучими элементами, включая воду. Поскольку изотопы гораздо менее реакционноспособны, они сохраняют древние химические следы, указывающие на их происхождение из ранней Солнечной системы. Химические характеристики криптона и ксенона в классе примитивных метеоритов, известных как углеродистые хондриты, совпадают с таковыми в мантии Земли. Это показывает, что эти метеориты были включены в мантию. Несколько лет назад Перон и ее коллеги взяли образцы криптона в мантии Земли из геологических горячих точек Исландии и Галапагосских островов, которые извергают магму из глубин Земли.Исследователи обнаружили относительную нехватку криптона с изотопным номером 86. «Мы обнаружили, что в глубокой мантии Земли наблюдается дефицит криптона 86 по сравнению со средним составом углеродистых хондритов», — сказал Перон. Если дефицит криптона-86 является результатом аномалии в образовании атомных ядер в примитивной Солнечной системе, это указывает на то, что вода и другие летучие элементы были принесены на Землю до того, как материал туманности был хорошо перемешан.
|
|
|
|
Криптоновая аномалия указывает на то, что, помимо углистых хондритов, в мантию Земли внесли свой вклад и другие метеориты. В VolatileOrigin Перон исследует метеориты, которые приземлились на Землю и теперь находятся в музеях, чтобы определить, имеют ли они ту же криптоновую аномалию, что и глубокая мантия Земли. Проект также ищет дефицит криптона в верхней мантии Земли. По словам Перона, такие аномалии возникли до образования Солнечной системы и показывают, что различные изотопы плохо перемешались. «Эти разные изотопы производятся разными типами звезд или сверхновых», — сказала она. «Когда этот материал будет включен в Солнечную систему, у нас могут появиться некоторые части, которые получат больше того или иного конкретного изотопа». Химические следы, оставшиеся от этих древних космических событий, дают ключ к разгадке пути, который материалы совершали между различными частями Солнечной системы во время ее раннего развития. «Когда мы видим эти аномалии, будь то в метеоритах или на Земле, это дает нам информацию о процессах, происходящих на ранних этапах формирования Солнечной системы», — сказал Перон.
|
|
|
|
Источник
|
