Внутренности астероидов расскажут о формировании планет

Ученые определили окислительную обстановку и ее изменения внутри астероидов от ядра к поверхности. Это помогло авторам лучше понять, как происходило формирование планет. Статья международного коллектива при участии аспиранта геологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова опубликована в журнале Meteoritics and Planetary Science.

Астероиды сформировались на ранних стадиях развития Солнечной системы. Когда они достигали достаточной массы, температура и давление в центре астероидов повышались, что приводило к формированию протопланеты. Дальнейший набор массы приводил к образованию планет, но этот процесс проходил до конца далеко не всегда: на данный момент в Солнечной системе известно свыше 700 тысяч астероидов, так и не ставших планетами.

Процессы, которые происходили с нашей планетой на стадии формирования, можно изучать благодаря метеоритам, процесс развития которых как планет прекратился. На Земле же след этих превращений давно стерся. Около 87% всех найденных метеоритов относится к классу обыкновенных хондритов, которые складываются преимущественно из сферических образований, хондр, состоящих из силикатов кремния, железа, алюминия, магния и марганца.

В центре тел обыкновенных хондритов вещество находится в окисленном состоянии. Согласно распространенной модели, окисленное состояние вещества обязано содержащейся в метеоритах воде, которая выделяется при повышении температуры в центре тела. У поверхности температура ниже, и, соответственно, вещество окислено в меньшей степени. Другие ученые, чтобы построить эту модель, исследовали химический состав основных минералов метеоритов и, исходя из этих данных, провели термодинамический расчет давления кислорода. Недостаток метода заключается в том, что такие расчеты косвенны и не могут учитывать все факторы, влияющие на процесс окисления.

«Мы провели прямое измерение парциального давления (давление отдельно взятого компонента газовой смеси) кислорода в серии метеоритов, — рассказал соавтор статьи Валентин Осадчий, аспирант геологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова. — Оказалось, что большое влияние на давление кислорода оказывают вариации исходного состава астероидного тела, то есть его негомогенность, а также сложное строение, обусловленное формированием трещин при столкновении с другими телами. До нашей работы все исследователи смотрели на состав минерала, делали большое количество измерений, усредняли их, потом по составу записывали химическую реакцию и получали давление кислорода в системе. Это было несколько проблематично, потому что в этих минералах есть примеси. Чтобы правильно произвести все расчеты, надо знать очень большой объем термодинамических данных, которых на настоящий момент нет. Ключевое отличие нашей работы в том, что мы напрямую измеряем парциальное давление кислорода, то есть нам неважен реальный состав внутри метеорита, и мы знаем, какое давление кислорода было в момент прекращения всех процессов в метеорите».

Ученые выяснили, что состав вещества был почти однороден, что не соответствовало многим выдвинутым теориям. Так, по разбросу парциального давления кислорода ученые поняли, насколько гомогенным было вещество на стадии формирования тела.

«Мы сделали вывод, что если окисление и было, то оно было незначительным, то есть мы можем судить о количестве воды, которое было в этих телах. Сделать какой-то глобальный вывод о возникновении Земли, конечно, не получится, это довольно узкая работа, но тем не менее она лучше позволяет понять, в каких условиях происходило формирование планет. По разбросу парциального давления кислорода можно понять, насколько однородным было вещество. По нашим данным, состав вещества астероидов и протопланет был достаточно однороден, хотя были версии, что вещество было достаточно сильно негомогенным», — заключил Валентин Осадчий.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.