Тонкий зріз метеорита під мікроскопом. Різні кольори представляють різні мінерали, тому що світло проходить через них різними шляхами. Круглі мінеральні агрегати є хондрами, які є основним компонентом примітивних метеоритів. Авторство зображення: Ніколь Ксіке Ні
Нова робота показує, що калій із Землі прибув за допомогою метеоритної служби доставки.
Земний калій, який прибув службою доставки метеоритів, знайшов нові дослідження під керівництвом Ніколь Ні та Да Ванга з Карнегі. Їхня робота опублікована 26 січня в журн наука, показує, що деякі примітивні метеорити містять іншу суміш ізотопів калію, ніж ті, що містяться в інших, більш хімічно оброблених метеоритах. Ці результати можуть допомогти з’ясувати процеси, які сформували нашу Сонячну систему та визначили склад її планет.
«Екстремальні умови в зіркових надрах дозволяють зіркам виробляти елементи за допомогою ядерного синтезу», — пояснив Ні, колишній Карнегі postdoc зараз на Caltech. «Кожне зоряне покоління закладає сировину, з якої народжуються наступні покоління, і ми можемо простежити історію цього матеріалу в часі».
Частина матеріалу, що утворюється в надрах зірок, може бути викинута в космос, де накопичується у вигляді хмари газу та пилу. Понад 4.5 мільярда років тому одна така хмара згорнулася сама на себе, утворивши наше Сонце.
Залишки цього процесу утворили обертовий диск навколо новонародженої зірки. Згодом планети та інші об’єкти Сонячної системи об’єдналися з цих залишків, включаючи материнські тіла, які згодом розпалися на астероїди та метеорити.
«Вивчаючи варіації ізотопного запису, що зберігається в метеоритах, ми можемо відстежити вихідні матеріали, з яких вони утворилися, і побудувати геохімічну хронологію еволюції нашої Сонячної системи», — додав Ван, який зараз працює в Технологічному університеті Ченду.
Тонкий зріз метеорита під мікроскопом із хондрою складної текстури. Хондри є одними з найдавніших матеріалів у Сонячній системі. Авторство зображення: Ніколь Ксіке Ні
Кожен елемент містить унікальну кількість протонів, але його ізотопи мають різну кількість нейтронів. Розподіл різних ізотопів одного елемента по всій Сонячній системі є відображенням складу хмари матеріалу, з якого народилося Сонце. Багато зірок зробили внесок у цю так звану сонячну молекулярну хмару, але їхні внески не були рівномірними, що можна визначити, вивчаючи ізотопний вміст метеоритів.
Ван і Ні разом із колегами з Карнегі Анат Шахар, Закарі Торрано, Річардом Карлсоном і Конелем Александром виміряли співвідношення трьох ізотопів калію в зразках 32 різних метеоритів.
Калій особливо цікавий, тому що це так званий помірно летючий елемент, який отримав назву за відносно низьку температуру кипіння, що змушує його досить легко випаровуватися. Як наслідок, важко шукати закономірності, які передують Сонцю, в ізотопному співвідношенні летючих речовин — вони просто не залишаються в гарячих умовах зореутворення достатньо довго, щоб підтримувати легко читаний запис.
«Однак, використовуючи дуже чутливі та відповідні інструменти, ми виявили закономірності в розподілі наших ізотопів калію, які були успадковані від досонячних матеріалів і відрізнялися між типами метеоритів», — сказав Ні.
Вони виявили, що деякі з найпримітивніших метеоритів, які називаються вуглецевими хондритами, які утворилися у зовнішній частині Сонячної системи, містили більше ізотопів калію, які були утворені величезними зірковими вибухами, які називаються надновими. У той час як інші метеорити — ті, які найчастіше падають на Землю, називаються невуглецевими хондритами — містять таке саме співвідношення ізотопів калію, яке спостерігається на нашій рідній планеті та в інших місцях внутрішньої Сонячної системи.
«Це говорить нам про те, що, подібно до погано змішаного тіста для торта, не було рівномірного розподілу матеріалів між зовнішніми частинами Сонячної системи, де утворилися вуглецеві хондрити, і внутрішньою Сонячною системою, де ми живемо», — підсумував Шахар.
Протягом багатьох років Земля Карнегі та планетологи працювали над виявленням походження летких елементів Землі. Деякі з цих елементів, можливо, були перенесені сюди з зовнішньої частини Сонячної системи на спинах вуглецевих хондритів. Однак, оскільки структура досонячних ізотопів калію, знайдена в невуглецевих хондритах, збігалася з земною, ці метеорити є ймовірним джерелом калію на нашій планеті.
«Лише нещодавно вчені поставили під сумнів колись давню думку про те, що умови в сонячній туманності, яка породила наше Сонце, були достатньо гарячими, щоб спалити всі леткі елементи», — додав Шахар. «Це дослідження надає нові докази того, що леткі речовини можуть пережити утворення Сонця».
Потрібні додаткові дослідження, щоб застосувати ці нові знання до наших моделей формування планет і перевірити, чи змінюють вони будь-які давні переконання про те, як виникли Земля та її сусіди.
Довідка: «Метеорити успадкували нуклеосинтетичні аномалії калію-40, що утворюється в наднових» Ніколь X. Ні, Да Ван, Захарі А. Торрано, Річард В. Карлсон, Конел М. О'Д. Олександр і Анат Шахар, 26 січня 2023 р. наука.
DOI: 10.1126/science.abn1783
Ця робота була підтримана а
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute”:”data-cmtooltip”, “format”:”html”}]”>Стипендія NASA NESSF, постдокторська стипендія Карнегі та Карнегі постдок × постдок (P2) грант на насіння.
