Редкий марсианский метеорит может переписать нашу теорию образования планет

Было 8 часов утра 3 октября 1815 года, когда космический камень безжалостно падал с неба в Шазиньи на северо-востоке Франции, сопровождаемый громоподобными взрывами, сотрясавшими землю. Метеорит, возникший на Марсе, назвали Шасиньи, и это оказался не обычный камень.

Недавний анализ метеорита под руководством Сандрин Перон, исследователя с докторской степенью в ETH Zürich, Швейцария, показал результаты, намекающие на то, как твердые планеты, такие как Земля и Марс, получали летучие элементы (из которых состоит жизнь), включая водород, углерод, кислород и азот. . и благородные газы.

Но эти выводы противоречат нашему базовому пониманию того, как сформировались наши планеты, согласно недавнему исследованию, опубликованному в журнале. наук.

Другими словами, это может изменить многое из того, что мы знаем о планетологии.

Оказывается, Марс формировался быстрее, чем Земля

Марс представляет особый интерес для тех, кто изучает раннее формирование планет. «Формирование Земли заняло от 50 до 100 миллионов лет», — сказал профессор Суджой Мукхопадхьяй из Департамента наук о Земле и планетах Калифорнийского университета в Дэвисе. в другом значении в интервью. «Марс, с другой стороны, формировался намного быстрее, в течение нескольких миллионов лет. Таким образом, Марс может дать нам окно в изменчивую доставку и наращивание внутренней части Солнечной системы на ранних стадиях формирования планеты».

Получайте больше новостей об этой истории и многом другом с помощью СхемаНаша ежедневная рассылка: Зарегистрируйтесь здесь бесплатно.

«Мы можем реконструировать изменчивую историю доставки в первые миллионы лет существования Солнечной системы», — заявила Сандрин Перон, которая работает с Мухопадхьяем.

Старые модели и их наблюдения за формированием планет

Согласно современным моделям, планеты рождаются из обломков звезды. Собранная пыль содержит углерод и железо, необходимые для образования планетарных систем. Вокруг новой звезды сгустки материи сталкиваются и коллапсируют друг на друга в закручивающемся диске из газа и пыли, называемом солнечной туманностью.

Внутри диска пыль и газ собираются вместе в процессе, который эволюционирует в протопланету. Однако не все эти тела оказываются планетами — некоторые массы остаются столь же малыми и неактивными, как астероиды и кометы.

Модели показали, что «по мере того, как планета растет и достигает размеров Марса или несколько больше, растущая планета может улавливать туманные газы из вращающегося газового облака, в котором растут планеты, и расплавлять эти газы в магматическом океане», — сказал Мухопадхьяй. .

Текущие гипотезы утверждают, что каменистые планеты содержат элементы с похожими химическими свойствами как в недрах планеты, так и в атмосфере. Некоторые летучие предметы позже разряжаются Вернемся к атмосфере.

По мере того как океан магмы, покрывающий планету, остывает, «отпечаток туманности» отпечатывается внутри планеты. Дополнительные летучие вещества также попадают в атмосферу при столкновении метеоритов с молодой планетой.

«После того, как туманность рассеивается, хрящевые летучие вещества (включая воду, углерод и азот) переносятся на планеты», — сказал Мукхопадхьяй.

Эти летучие вещества необходимы — на Земле они помогали развиваться и поддерживать жизнь.

Считается, что среди планет лидируют Юпитер и Сатурн среди своих «сверстников». Они образовались быстро — в течение первых нескольких миллионов лет существования Солнечной системы.

После образования газовых планет-гигантов газа для таких планет, как Меркурий, Венера, Земля и Марс, не осталось. Формирование большинства из них заняло еще десятки миллионов лет. но, Марс представляет особый интерес, поскольку считается, что он замерз примерно через 4 миллиона лет после рождения Солнечной системы, примерно за 50–100 миллионов лет до образования Земли.

Новое исследование древнего космического камня

Для своего исследования Перон и Мокупадхьяй сравнили два марсианских источника благородного газа криптона, аналоги которых содержат информацию об источниках летучих веществ.

Один был из Шассиньи, который возник в недрах Марса. Другие использованные изотопы криптона были взяты из марсианской атмосферы марсоходом НАСА Curiosity.

«Этот конкретный метеорит, Чассини, является единственным с точки зрения благородных газов, который может открыть доступ к внутреннему строению Марса», — сказал Перон. порок. «На все остальные марсианские метеориты, находящиеся в настоящее время в группе, полностью или сильно влияет состав марсианской атмосферы. Если нам нужны эти чистые внутренние компоненты, это пока единственный метеорит, который у нас есть».

Сейчас из-за низкого содержания криптона его трудно измерить и трудно отделить от аргона и ксенона. Однако Перон и Мухопадхьяй использовали новую технологию, в которой используется криогенный метод для «чистого» разделения газа. «Кроме того, мы использовали масс-спектрометр последнего поколения для точного измерения изотопов криптона», — рассказал Мухопадхьяй.

К их удивлению, криптоновые подписи не совпали.

Потому что криптон похож на атмосферу [that also found in] Солнца, мы, конечно, не ожидали найти криптон из хондритовых метеоритов в недрах Марса. «Нам показалось немного заторможенным, что метеоритные газы находятся внутри, а солнечные (туманные) газы — в атмосфере», — сказал Мукхопадхьяй.

(Хондритный метеорит был тем, что Образовались, когда пыль и мелкие частицы накапливались в ранней Солнечной системе и не растворялись.)

Мукопадхьяй сказал, что наблюдения группы за метеоритом поставили под сомнение последовательность событий, связанных с флуктуирующей доставкой и аккрецией, «указав, что хрящевые летучие вещества добавляются не только на последних стадиях формирования планеты».

Удивительные подробности были обнаружены в сердце скалистых планет

Результаты показали, что марсианская атмосфера не может быть сформирована исключительно за счет «выпуска газов из мантии, поскольку это придало бы атмосфере хрящевое образование», объяснил Мухопадхьяй.

Исследователи полагают, что планета должна была получить свою раннюю атмосферу из солнечной туманности после того, как океан магмы остыл и, по крайней мере, частично затвердел.

«Мы предположили, что накопление солнечных газов из туманности произошло после затвердевания магматического океана, чтобы предотвратить значительное смешивание собственных и солнечных газов в атмосфере, так как затвердевание магматического океана вызывает большой выброс газов. Если Марс должен был захватить туманные газы из ранней атмосферы после частичного затвердевания магматического океана, это указывает на то, что рост Марса был завершен до того, как туманность рассеялась из-за излучения раннего активного Солнца», — пояснил Мухопадхьяй.

Соответственно, порядок событий будет таким, что Марс получил атмосферу из солнечной туманности после того, как глобальный океан магмы остыл. В противном случае небулярный и хондритовый газы были бы более смешанными, чем обнаружила команда.

Затем Мухопадхьяй добавил: “Наши наблюдения означают, что метеориты доставляли летучие элементы на Марс намного раньше, чем считалось ранее, и в присутствии туманности. Наши наблюдения также показывают, что формирование Марса завершилось до того, как туманность рассеялась (туманность рассеивается из-за излучения от активное Солнце в раннее время)».

Но это порождает еще одну загадку.

Предполагалось, что солнечное излучение взорвет туманную атмосферу Марса, “требуя, чтобы криптон, присутствующий в атмосфере, был каким-то образом сохранен, возможно, в ловушке под землей или в полярных ледяных шапках. Однако для этого потребуется, чтобы Марс был слишком холодным в ближайшем будущем”. последствия, от его накопления».

Разрушение теории образования планет

Исследование подтверждает, что о формировании планет можно многое узнать.

«Наше исследование поднимает интригующие вопросы о том, как формировалась ранняя марсианская атмосфера, каков был ее состав и могла ли поверхностная среда на Марсе подходить для жизни на ранних этапах», — сказал Мукхопадхьяй.

По словам Криса Баллентина из Оксфордского университета, знание того, как летучие элементы приобретаются и распределяются, также важно для понимания химического состава планеты. Новый мир. «Время и источник летучих веществ контролируют состояние окисления, которое, в свою очередь, контролирует структуру и распределение элементов на планете, что заставляет нас жить на ней по сравнению с нашей Землей».

Ученые надеются продолжить наблюдения за другими марсианскими метеоритами, чтобы получить подробную картину их внутреннего состава.

Leave a Comment