Разные типы первого твердого вещества Солнечной системы оказались генетически связаны

30 сентября 2022 г.

Для планирования и проведения космических полетов с целью изучения межзвездной пыли и примитивных астероидов необходимы данные о составе Солнечной системы. В новом исследовании были изучены кальций-алюминиевые включения в каменных метеоритах (хондритах) – это первое тугоплавкое твердое вещество Солнечной системы, которое позволило точно оценить ее возраст. В результате обнаружено, что между разными типами тугоплавких включений (CAIs) существует генетическая связь. Полученная информация может пригодиться для понимания процессов, происходящих на самых ранних стадиях образования Солнечной системы.

Научное исследование провели ученые подведомственного Минобрнауки России Института геохимии и аналитической химии (ГЕОХИ) им. В. И. Вернадского Российской академии наук совместно с зарубежными коллегами.

Солнечная система сформировалась из облака межзвездного газа и пыли. Из-за взрыва сверхновой звезды или под действием гравитации облако начало сжиматься. Значительная часть газа и пыли оказалась в центре сжатия, впоследствии из них образовалось Солнце. А из оставшегося вещества сформировался протопланетный диск. Из этого диска образовались планеты, астероиды, метеориты и другие «обитатели» Солнечной системы. Когда облако сжималось, внутри него была очень высокая температура, из-за чего пыль испарялась. Когда температура стала понижаться, из газа стали образовываться первые твердые частицы в Солнечной системе. Дальше эти частицы соединялись в более крупные и формировали небесные тела на орбите вокруг протозвезд – планетезимали.

Первыми твердыми частицами, образовавшимися в Солнечной системе, стали минералы алюминия, кальция и титана, а затем уже минералы кремния, магния, железа и др. В примитивном типе метеоритов – углистых хондритах – как раз и находятся компоненты, так называемые белые тугоплавкие кальций-алюминиевые включения – CAIs (Ca-Al-inclusions), состоящие из минералов алюминия, кальция и титана. Эти компоненты сохранили следы химических и изотопных изменений (фракционирования), происходивших в остывающем газопылевом диске на самой ранней стадии эволюции Солнечной системы.

Ранее считалось, что разные типы первого твердого вещества имели разные пути эволюции. В своем новом исследовании ученые опровергли этот сценарий, выяснив, что между ними существовала генетическая связь. Доказать это утверждение помогло изучение тугоплавких включений из трех углистых хондритов типа CV3, а именно Vigarano, North-West Africa 3118 и Allende, благодаря детальному изучению минералогии, химического состава и изотопного состава кислорода.

В работе использовались методы сканирующей электронной микроскопии, электронно-зондового и ионно-зондового анализа. Обычно такие исследования занимают несколько лет до публикации основных результатов.

Как отмечают в ГЕОХИ, полученная информация важна для понимания процессов, происходящих на самых ранних стадиях жизни протопланетного диска и образования Солнечной системы, а также понимания эволюции изотопного состава кислорода.

«Исследование имеет большое значение для фундаментальной науки, поскольку процессы образования CAIs, такие как конденсация и испарения при очень низком давлении и высокой температуре, могли реализоваться только в условиях протопланетной туманности», – сказала старший научный сотрудник лаборатории метеоритики и космохимии ГЕОХИ РАН Марина Иванова.

Исследование проведено при финансовой поддержке Минобрнауки России. Результаты опубликованы в одном из международных научных изданий.

Печать