Изотопы метеоритов указали на неоднородность протосолнечного облака

Об изотопных измерениях и их значении «Ъ-Наука» поговорила с Мариной Ивановой, доктором геолого-минералогических наук и ведущим научным сотрудником лаборатории метеоритики и космохимии ГЕОХИ РАН. По ее словам, масс-спектрометры высокой точности выявили в метеоритах масс-независимые аномалии изотопов титана, хрома, молибдена, никеля и кислорода. Даже образцы одного типа могут сохранять разные изотопные маркеры. Это указывает, что вещество внутренней и внешней частей Солнечной системы могло происходить из разных порций звездного вещества и не было полностью перемешано.

Для проверки исходного состава исследователи изучили кальций-алюминиевые включения (CAIs) — древнейшие образования Солнечной системы. Перед измерениями их исследовали под электронным микроскопом и проверяли химический состав: водные, метасоматические или метаморфические изменения могли повлиять на изотопные данные. В работе применили и вторично-ионную масс-спектрометрию, позволяющую измерять состав отдельных минералов на участках размером 2–8 микрон, и масс-спектрометрию с индуктивно связанной плазмой для анализа валовых проб.

В данных не обнаружили групп значений: вариации магния образовали непрерывный ряд. Иванова связывает его со временем формирования включений. По ее словам, состав вещества, поступавшего на ранний протопланетный диск, менялся за короткий промежуток — менее 200 тыс. лет. Такой результат согласуется с «моделью наследования»: изотопные различия планет и метеоритов отражают неполное перемешивание протосолнечного молекулярного облака. Исследование основано на 19 включениях из четырех метеоритов CV3; для подтверждения выводов нужны работы других научных групп и лабораторий.

Изотопные данные также позволяют различать углистое (СС) и неуглистое (NC) вещество. Первое формировалось во внешней части диска, за «снежной линией», второе — во внутренней. CAIs образовались менее чем за 0,2 млн лет и служат временной точкой отсчета для ранней истории Солнечной системы. Зародыши планет возникли в первые 1–2 млн лет; радиоактивный алюминий-26 с периодом полураспада около 700 000 лет способствовал быстрому плавлению и разделению первых планетезималей на ядро и мантию.

Следующий шаг — измерить изотопы других элементов, в том числе хрома и титана, а затем сопоставить результаты с наблюдениями протопланетных дисков. Эта часть работы потребует сотрудничества космохимиков и астрономов. Результаты исследования опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.