Новое исследование старого метеорита противоречит современным представлениям о том, как скалистые планеты, такие как Земля и Марс, приобретают летучие элементы, такие как водород, углерод, кислород, азот и благородные газы, в процессе своего формирования. Работа опубликована в журнале Science.
«Основное предположение о формировании планет заключается в том, что планеты сначала собирают эти летучие вещества из туманности вокруг молодой звезды», — делится Сандрин Перон, аспирантка, работающая с профессором Суджоем Мухопадхьяем на факультете наук о Земле и планетах Калифорнийского университета в Дэвисе.
Поскольку в настоящее время планета представляет собой шар из расплавленной породы, эти элементы сначала растворяются в океане магмы, а затем дегазируются обратно в атмосферу. Позже хондритовые метеориты, врезающиеся в молодую планету, доставляют более летучие материалы.
Таким образом, ученые ожидают, что летучие элементы внутри планеты будут отражать состав солнечной туманности или смеси солнечных и метеоритных летучих веществ, в то время как летучие вещества в атмосфере будут поступать в основном из метеоритов. Эти два источника – солнечный и хондрический – можно различить по соотношению изотопов благородных газов, в частности криптона.
Марс представляет особый интерес, поскольку он сформировался относительно быстро – затвердел примерно через 4 миллиона лет после рождения Солнечной системы, в то время как Земле потребовалось от 50 до 100 миллионов лет.
“Мы можем восстановить историю доставки летучих веществ в первые несколько миллионов лет существования Солнечной системы”, — отмечает Перон.
Некоторые метеориты, падающие на Землю, приходят с Марса. Большинство из них образуются из поверхностных пород, подвергшихся воздействию атмосферы Марса. Метеорит Шассиньи, упавший на Землю на северо-востоке Франции в 1815 году, является редким и необычным, поскольку считается, что он представляет собой недра планеты.
Проведя чрезвычайно тщательные измерения мельчайших количеств изотопов криптона в образцах метеорита с помощью нового метода, созданного в Лаборатории благородных газов Калифорнийского университета в Дэвисе, исследователи смогли определить происхождение этих элементов в породе.
Удивительно, но изотопы криптона в метеорите совпали с изотопами хондритовых метеоритов, а не солнечной туманности. Это означает, что метеориты доставили летучие элементы на формирующуюся планету гораздо раньше, чем считалось ранее, и в присутствии туманности, что меняет общепринятые представления.
Выяснилось, что атмосфера Марса не могла образоваться исключительно за счет выделения газов из мантии, поскольку это придало бы ей хондритный состав. Планета должна была получить атмосферу из солнечной туманности после остывания океана магмы, чтобы внутренние хондритные газы не смешивались с атмосферными солнечными газами.
Новые результаты показывают, что рост Марса был завершен до того, как солнечная туманность была рассеяна солнечной радиацией. Но облучение также должно было разрушить атмосферу туманности на Марсе, что предполагает, что атмосферный криптон должен был каким-то образом сохраниться, возможно, в ловушке под землей или в полярных ледяных шапках.
