Ультрафиолет проливает свет на истоки Солнечной системы

Анализируя изотопы кислорода (разновидности элементов, которые имеют несколько дополнительных нейтронов) этих тугоплавких включений, исследовательская группа определила, что различия в составе между Солнцем, планетами и другими материалами Солнечной системы были унаследованы от существовавшего протосолнечного молекулярного облака еще до Солнечной системы. Результаты исследования недавно были опубликованы в Science Advances.

«Недавно было продемонстрировано, что вариации в изотопном составе многих элементов в нашей системе были унаследованы от протосолнечного молекулярного облака», - сказал ведущий автор исследования Александр Крот из Гавайского университета. «Наше исследование показывает, что кислород не исключение».

Когда ученые сравнивают изотопы кислорода 16, 17 и 18, они наблюдают значительные различия между Землей и Солнцем. Считается, что это происходит из-за обработки ультрафиолетовым светом монооксида углерода, который распадается на части, что приводит к значительному изменению соотношений изотопов кислорода в воде. Планеты сформированы из пыли, которая наследует измененное соотношение изотопов кислорода в результате взаимодействия с водой.

Ученые не знают, происходила ли обработка ультрафиолетом в родительском молекулярном облаке, которое коллапсировало, чтобы сформировать протосолнечную систему, или позже в облаке газа и пыли, из которого сформировались планеты.

Чтобы определить это, группа исследователей обратилась к самому древнему компоненту метеоритов - кальциево-алюминиевым включениям (CAI). Они использовали ионный микрозонд, изображения обратного рассеяния электронов и элементный рентгеновский анализ в Институте геофизики и планетологии Гавайского университета, чтобы тщательно проанализировать CAI. Затем они включили вторую изотопную систему (изотопы алюминия и магния), чтобы ограничить возраст CAI, впервые установив связь между содержанием изотопов кислорода и массой 26 изотопов алюминия.

На основе этих изотопов алюминия и магния они пришли к выводу, что CAI образовались примерно через 10 000–20 000 лет после распада исходного молекулярного облака.

«Это очень ранний период в истории Солнечной системы», - сказал планетолог и космохимик Джеймс Лайонс из Университета штата Аризона, - «настолько рано, что не хватит времени для изменения изотопов кислорода в солнечной туманности».

Хотя для полной оценки последствий этих открытий необходимы дополнительные измерения и моделирование, они имеют значение для инвентаризации органических соединений, доступных во время Солнечной системы, а затем и формирования планет и астероидов.

«Любое ограничение количества ультрафиолетового воздействия материала в солнечной туманности или родительском молекулярном облаке важно для понимания инвентаря органических соединений, которые приводят к появлению жизни на Земле», - сказал Лайонс.