Марсианский метеорит опровергает теорию формирования планет

Основное предположение о формировании планет заключается в том, что планеты сначала собирают эти летучие вещества из туманности вокруг молодой звезды, сообщает Сандрин Перон, ученый с докторской степенью, работающий с профессором Суджоем Мухопадхьяем в Департаменте наук о Земле и планетах Калифорнийского университета в Дэвисе.

Поскольку пока планета представляет собой шар из расплавленной породы, элементы сначала растворяются в океане магмы, а затем дегазируют обратно в атмосферу. Позже хондритовые метеориты, врезавшиеся в молодую планету, доставили более летучие материалы.

Таким образом, ученые ожидают, что летучие элементы в недрах планеты должны отражать состав солнечной туманности или смесь солнечных и метеоритных летучих веществ, а летучие вещества в атмосфере должны поступать в основном из метеоритов. Эти два источника — солнечный и хондритовый — можно отличить по соотношению изотопов инертных газов, в частности криптона.

Марс представляет особый интерес, потому что образовался относительно быстро — затвердел примерно через 4 миллиона лет после рождения Солнечной системы, тогда как Земле потребовалось от 50 до 100 миллионов лет для формирования.

«Мы можем реконструировать историю доставки летучих веществ в первые несколько миллионов лет существования Солнечной системы», — сказал Перон.

Метеорит из недр Марса

Некоторые метеориты, падающие на Землю, прибывают с Марса. Большинство из них происходят из поверхностных пород, подвергшихся воздействию атмосферы Марса. Метеорит Chassigny, упавший на Землю на северо-востоке Франции в 1815 году, является редким и необычным, поскольку представляет собой внутреннюю часть планеты.

Проведя чрезвычайно тщательные измерения мельчайших количеств изотопов криптона в образцах метеорита с использованием нового метода, созданного в лаборатории благородных газов Калифорнийского университета в Дэвисе, исследователи смогли сделать вывод о происхождении элементов в породе.

«Из-за низкого содержания изотопов криптона сложно измерить их», — сказал Перон.

Удивительно, но изотопы криптона в метеорите соответствуют изотопам хондритовых метеоритов, а не солнечной туманности. Это означает, что метеориты доставляли летучие элементы на формирующуюся планету намного раньше, чем считалось ранее, и в присутствии туманности, полностью изменяя общепринятое представление.

«Марсианский внутренний состав криптона почти полностью хондритовый, но атмосфера солнечная», — сказал Перон. «Это очень отчетливо».

Результаты показывают, что атмосфера Марса не могла образоваться исключительно в результате выделения газа из мантии, поскольку это придало бы ей хондритовый состав. Планета, должно быть, приобрела атмосферу из солнечной туманности после того, как магматический океан остыл, чтобы предотвратить существенное смешивание между внутренними хондритовыми газами и атмосферными солнечными газами.

Новые результаты предполагают, что рост Марса завершился до того, как солнечная туманность рассеялась под действием солнечного излучения. Но радиация также должна была сдуть атмосферу туманности на Марсе, но предполагается, что атмосферный криптон должен был каким-то образом сохраниться в ловушке под землей или в полярных ледяных шапках.

«Это потребовало бы, чтобы Марс был холодным сразу после аккреции», — сказал Мукхопадхьяй. «Хотя наше исследование ясно указывает на хондритовые газы в недрах Марса, оно также поднимает некоторые интересные вопросы о происхождении и составе ранней атмосферы Марса».

Перон и Мукхопадхьяй надеются, что их исследование будет стимулировать дальнейшую работу над этой темой.

Работа опубликована 16 июня в журнале Science.