Новое исследование метеоритов может наконец дать ответ на вопрос, почему Земля и Марс страдают от загадочного отсутствия определенных элементов, о причинах которого долгое время спорили ученые.
Исследователи из Университета штата Аризона, Калифорнийского технологического института, Университета Райса и Массачусетского технологического института проанализировали железные метеориты — редкие куски железо-никелевого сплава, называемого «метеоритным железом», которые послужили для человека первым полезным источником этого материала. Сравнивая эти остатки ранней Вселенной с современным составом Земли, команда сделала потенциально важные выводы о том, как столкновения с метеоритами могли повлиять на химический состав планет.
Из многих сходств между Землей и Марсом, ее соседом по обитаемой зоне Солнца, каждая планета имеет схожее истощение запасов элементов, которые ученые называют умеренно летучими элементами (УЛЭ). К УЛЭ относятся такие вещества, как медь и цинк, которые часто встречаются вместе с водой, углеродом и азотом — важнейшими элементами для жизни.
По сравнению с примитивными каменистыми метеоритами, называемыми хондритами, Земля и Марс содержат значительно меньшее количество УЛЭ, что заставляет задуматься о том, почему эти планеты так отличаются друг от друга.
Согласно гипотезе планетезималей, эти твердые объекты, скрепляющие протопланеты, являются первичным корнем, вокруг которого в конечном итоге коалесцируют планеты, представляя собой наиболее чистую версию того, во что эти скалистые сферы однажды превратятся. Поэтому команде необходимо было найти способ сравнить современную Землю с планетезимальной формой, которой она, вероятно, обладала на ранних этапах своего формирования.
Исследование метеоритов
Команда из нескольких институтов под руководством доцента Даманвира С. Грюала из штата Аризона обратилась к железным метеоритам как к своеобразному окну для наблюдения за первобытной прото-Землей. Эти остатки древних планетезималей представляют собой образцы материалов ядра, которые также могли быть доступны Земле во время ее раннего формирования. Измерение обилия УЛЭ в этих метеоритах позволило ученым оценить, насколько распространены были эти элементы в планетезималях.
«Мы нашли убедительные доказательства того, что планетезимали первого поколения во внутренней части Солнечной системы были неожиданно богаты этими элементами», — говорит ведущий автор работы Даманвир С. Грюал. «Это открытие меняет наше представление о том, как планеты приобретали свои компоненты».
Метеориты и планетарные гипотезы
Более ранние гипотезы заключались в том, что либо дифференциация планет привела к улетучиванию УЛЭ в космос во время туманной конденсации, либо они потеряли их во время дифференциации, когда элементы планеты сформировались в отдельные слои. Изучение этих ранних строительных блоков привело к новому выводу: столкновения между небесными телами вполне могли лишить их УЛЭ.
Согласно выводам команды Грюала, значительное количество планетезималей внутренней Солнечной системы сумели удержать свои УЛЭ, продолжая накапливать и сохранять УЛЭ в процессе дифференциации. Эти результаты указывают на то, что Марс и Земля, вероятно, изначально имели более высокую концентрацию MVE, которая со временем истощилась в результате столкновений.
«По сути, после столкновений с высокой энергией можно вызвать крупномасштабное испарение горных пород», — пояснил Грюаль. «Когда пар начинает конденсироваться из горячего ударного шлейфа, умеренно летучие элементы (УЛЭ) не могут эффективно конденсироваться обратно из-за высокой температуры шлейфа и теряются в космосе».
«Наша работа пересматривает наше понимание химической эволюции планет», — заключил Грюал. «Она показывает, что строительные блоки Земли и Марса изначально были богаты этими необходимыми для жизни элементами, но интенсивные столкновения во время роста планет привели к их истощению».
Читайте все последние новости астрономии на New-Science.ru
