|
Зародыши самых ранних твердых тел в Солнечной системе
|
|
|
|
Как первые твердые тела, из которых состоят планеты, луны и астероиды, образовались из «горячего бульона», характерного для первых лет существования нашей Солнечной системы? Новое исследование, проведенное в Калифорнийском технологическом институте и анализирующее фрагменты метеорита, показало, что, подобно тому как снежинки кристаллизуются вокруг частиц пыли, древние частицы звездной пыли, оставшиеся от давно исчезнувших солнц, могли стать зародышами самых ранних твердых тел нашей Солнечной системы.
|
|
|
|
Исследование было проведено в лаборатории Франсуа Тиссо, профессора геохимии и научного сотрудника Института медицинских исследований «Херитейдж», и опубликовано в журнале Science Advances 29 июля.
|
|
История Альенде в ранней Солнечной системе
|
|
|
|
В начале 1969 года, всего за несколько месяцев до того, как астронавты «Аполлона» доставили первые образцы горных пород с Луны, метеорит Альенде пронесся сквозь атмосферу Земли и распался, разбросав более двух тонн (1,8 тонны) фрагментов над Мексикой.
|
|
|
|
Метеориты подобны окаменелостям из ранней Солнечной системы, сохраняющим летопись того, как выглядело наше астрономическое окружение во время его формирования 4,5 миллиарда лет назад. Алленде на сегодняшний день является крупнейшим примитивным метеоритом, найденным на Земле, и его многочисленные фрагменты содержат огромное количество информации, которая помогла ученым — таким как исследователи из Калифорнийского технологического института Джеральд Вассербург и Димитри Папанастассиу (бакалавр 1965 г., доктор философии 1970 г.) — понять формирование и раннюю историю Солнечной системы.
|
|
|
|
|
|
|
В 1980-х годах ученые Чикагского университета, изучавшие аналогичные примитивные метеориты, обнаружили крошечные наноалмазные зерна, химический состав которых был совершенно иным, чем у всего, что находилось в нашей Солнечной системе. Ученые пришли к выводу, что эти минералы являются остатками древней звезды, которая существовала и умерла до рождения нашего собственного Солнца.
|
|
|
|
«В целом, образцы Земли и метеоритов довольно похожи, с очень незначительными химическими различиями», — говорит Рен Маркес (доктор философии, 2024 г.), бывший аспирант лаборатории Тиссо и первый автор исследования. «Это привело исследователей к первоначальной теории о том, что ранняя Солнечная система представляла собой гигантский однородный газовый суп, в котором все образовалось из одних и тех же исходных материалов. Но детальные исследования этих аномальных зерен в примитивных метеоритах выявили настолько сильно различающиеся признаки, что единственное объяснение этому — их происхождение из другого поколения звезд, предшествовавших нашему Солнцу. Это было первое убедительное доказательство того, что Солнечная система может быть не такой однородной, как мы думали».
|
|
|
|
С момента этого открытия в 1980-х годах ученые обнаружили множество других типов досолнечных зерен. Все эти зерна были найдены в одном месте: в богатой углеродом матрице примитивных метеоритов, в областях, образовавшихся в более холодных условиях. До настоящего времени досолнечные зерна никогда не обнаруживались в компонентах, образовавшихся в более горячих областях Солнечной системы.
|
|
|
|
Зародыши первых твердых частиц
|
|
|
|
После нескольких лет разработки новых методов с беспрецедентной точностью Маркес проанализировал мельчайшие фракции метеорита Альенде, образовавшегося на ранних этапах истории Солнечной системы, когда она была еще довольно горячей. Эти компоненты, называемые богатыми кальцием и алюминием включениями (CAI), были первыми твердыми частицами, сконденсировавшимися в горячей среде ранней Солнечной системы. В предыдущей статье Маркес и его коллеги обнаружили признаки, указывающие на то, что CAI также содержали досолнечную звездную пыль.
|
|
|
|
Новое исследование подтвердило эти более ранние результаты. Важно отметить, что работа также показывает, что эти досолнечные зерна потенциально сформировали состав материала Солнечной системы, обнаруженного рядом с ними. Исследователи предполагают, что эти фрагменты более ранних звезд каким-то образом сохранились в целости в течение горячих ранних лет нашей собственной системы и действовали как центры зарождения первых твердых частиц Солнечной системы. Зерна, хотя и не многочисленные, по-видимому, являлись важнейшей структурной основой, вокруг которой сформировались остальные CAI.
|
|
|
|
Известно, что многие вещества осаждаются через первоначальное зародышевое ядро, от белков до магмы и снежинок.
|
|
|
|
«Зарождение кристаллов — очень сложный процесс, если нет поверхности, на которой можно было бы расти», — объясняет Тиссо. «Без досолнечных пылевых частиц, нарушающих однородную смесь газов, минералам потребовалось бы много времени для конденсации по мере охлаждения Солнечной системы. Досолнечные частицы, выступающие в качестве зародышей для этой ранней конденсации, решают проблему, которая до сих пор оставалась нерешенной в космохимии».
|
|
|
|
В будущих исследованиях ученые намерены определить точный химический состав досолнечных частиц.
|
|
|
|
Тиссо подчеркивает, что фундаментальная наука, такая как это исследование, может также привести к неожиданным преимуществам для общества. Новые методы, разработанные Маркесом, полезны не только для изучения фрагментов древней звездной пыли, но и могут быть применены в биомедицинских исследованиях для изучения крошечных образцов крови и тканей. Действительно, лаборатория Тиссо в настоящее время занимается проектом, в рамках которого аналогичные методы применяются для улучшения диагностики остеопороза.
|
|
|
|
«Может возникнуть противоречие между финансированием фундаментальных исследований и прикладных исследований, приносящих немедленную и очевидную пользу, но мы редко знаем, откуда появится следующая наиболее важная технология», — говорит Тиссо. «Как говорил мой дед: „Мы не открыли электричество, изучая свечу“».
|
|
|
|
Источник
|
