Close

Ученые обнаружили свидетельство перемещения тел из внешних границ Солнечной системы

20.12.2021 Разместил: Редакция ESOREITER / Источник: NAKED-SCIENCE.RU 2608

Ученые, которые изучают историю формирования Земли, непрерывно ищут любые свидетельства происходивших в прошлом событий. Ими могут послужить, например, самые незначительные отличия изотопного состава пород и газовых оболочек разных планет, а также иных небесных тел. В новом исследовании такой «уликой» стал благородный газ криптон — наиболее достоверным объяснением наблюдаемого соотношения его изотопов в земных недрах может быть только бомбардировка нашей планеты крупными телами, прилетевшими из внешних регионов Солнечной системы порядка 4,5 миллиарда лет назад.

Ученые обнаружили свидетельство перемещения тел из внешних границ Солнечной системыФото из открытых источников

Научная работа с новыми данными по изотопному составу криптона, содержащегося в магме Земли опубликована в журнале Nature. Ее подготовили сотрудники Калифорнийского университета в Дейвисе при участии коллег из Океанографического института Вудс-Хоул и Университета штата Орегон. Коллектив авторов статьи возглавляла Сандин Перон (Sandrine Péron), сейчас работающая в Швейцарской высшей технической школе Цюриха (ETH Zurich), а это исследование стало кульминацией ее постдокторантуры в США под руководством профессора Суджоя Мукхопадхьяя (Sujoy Mukhopadhyay).

Именно труды наставника Перон позволили провести необходимые для совершения открытия измерения. В лаборатории Мукхопадхьяя ранее был разработан метод определения изотопного состава сверхмалых концентраций благородных газов, находящихся в составе минералов. С помощью барокамеры из образцов лавы ученые извлекли смесь древних газов, выделили из них только благородные, а затем отделили криптон от аргона и ксенона. Полученный практически чистый криптон уже можно было подвергать спектральному анализу, чтобы выявить искомое соотношение изотопов Kr-78 и Kr-80.

Собранные командой Перон образцы — очень древние, им более 4,4 миллиарда лет. Газы, присутствовавшие на Земле в тот период ее формирования оказались буквально заперты в расплавленных породах. Со временем такие «капсулы времени» опустились очень глубоко в недра. Единственные места, где их можно их заполучить — вулканические горячие точки на Галапагосах и в Исландии. Именно там на поверхность планеты изливается лава, которую несет мощным потоком в мантии практически от внешних границ земного ядра. Когда расплав затвердевает, часть газов не успевает улетучиться и оказывается заперта в микроскопических пузырьках среди стекловидной матрицы вулканической породы.

Каждый такой пузырек содержит очень незначительные количества криптона: считанные сотни миллионов атомов. Именно поэтому для определения изотопного состава этого газа в древних породах понадобилась непростая методика по «очистке и обогащению» образца. На всех этапах процесса едва ли не главной сложностью для исследователей было избегание загрязнения образцов воздухом. От момента забора проб и до отправки очищенного древнего криптона в спектрометр. Только таким образом ученые могли уверенно сравнивать изотопный состав нынешней атмосферы и древних газовых смесей. Непростое требование удалось выполнить, и это позволило исследователям сделать интересные выводы.

Результаты анализов показывают, что в древних породах и сегодняшнем атмосферном воздухе соотношение изотопов Kr-78 и Kr-80 разительно отличается. Причем образцы газов из лавы почти идентичны тем, что обнаружены в богатых углеродом метеоритах с внешних границ Солнечной системы. Это означает, что Земля уже на ранних этапах своего формирования получала изрядное количество летучих химических элементов и соединений путем бомбардировки подобными небесными телами.

Такой вывод сильно противоречит ныне доминирующей гипотезе происхождения летучих элементов на нашей планете. В научных кругах наиболее обоснованной считается версия, согласно которой большую их часть Земля получила после образования Луны в результате колоссального импактного события (столкновения с Тейей). Отметим, что данная теория хоть и неплохо обоснована, но существуют и альтернативные, которые нередко существенно лучше объясняют некоторые эмпирические данные.

Более того, результаты работы Перон с коллегами наводят на еще более интересные умозаключения. Источников летучих элементов и соединений на Земле совершенно точно было несколько, не менее трех-четырех. Хорошо доказано, что неон наша планета получила от Солнца. Естественно, метеориты самых разных классов за последние 4,4 миллиарда лет принесли их тоже немало. Вероятное столкновение, образовавшее Луну четыре с половиной миллиарда лет назад должно было унести много легких компонентов земной химии. Значит после него что-то вернуло жизненно необходимую нам материю назад. А вот почему Kr-86 в мантии несколько меньше по сравнению с другими изотопами, чем в метеоритах с границ Солнечной системы — пока неясно. Возможно, был (или есть) какой-то еще источник легких «сортов» этого благородного газа, который мы пока не нашли.

‹ Назад
Вперед ›
Метки:
Луна Планеты
Интересное в России и мире