Химический анализ вещества древнего метеорита привел ученых к
заключению, что плотность пылевых облаков, из которых некогда
образовалась Земля и другие планеты, была в десятки раз выше, чем
считалось до сих пор.
Метеорит Семаркона весом 700 граммов упал
в Индии 26 октября 1940 года и сейчас хранится в музее в Калькутте. Он
принадлежит к классу каменных метеоритов (есть еще железо-каменные и
железные). Около 90% метеоритов этой группы содержат хондры, или
хондрулы – богатые кремнием мелкие шарики или эллипсоиды диаметром от
долей миллиметра до 3-4 сантиметров.
Хондры имеют сложное
строение и часто содержат стекло. Это означает, что они возникли из
капелек расплавленной магмы, которые первоначально имели температуру не
менее полутора тысяч градусов. Причины столь сильного нагрева пока
точно не известны, но скорее всего он произошел под воздействием
ударных волн. Потом хондры очень быстро остыли и в результате
подверглись остеклованию. Метеориты с такими включениями называются
хондритами. От 8 до 9% каменных метеоритов, напротив, лишены хондр, и
потому их называют ахондритами.
Метеорит Семаркона набит такими
вкраплениями, и потому входит в группу хондритов. Как и почти все
метеориты (за исключением некоторых разновидностей ахондритов), он
возник примерно 4,6 миллиарда лет назад, одновременно с формированием
Солнечной системы. Случилось так, что структура его вещества почти не
изменилась за то время, что он путешествовал в космосе. Поэтому анализ
состава этого небесного камня дает возможность заглянуть в те времена,
когда процесс формирования планет еще только начинался.
Такой
анализ выполнили геохимики из вашингтонского Института Карнеги,
Американского музея естественной истории в Нью-Йорке и Геологической
службы США. Многие показатели были вполне типичны для метеоритов
хондритной группы, но один сильно удивил ученых. Оказалось, что хондры
метеорита Семарконы содержат больше натрия, чем им положено, причем
(что даже важнее) его концентрация не слишком менялась в процессе
отвердевания расплава.
Это и в самом деле было странно. Дело в
том, что натрий обладает высокой степенью летучести. Поэтому он вроде
бы должен был сначала почти полностью испариться из исходного расплава,
а потом частично вернуться на прежнее место при его охлаждении. Однако
этого почему-то не случилось.
Конел Александер и его коллеги
полагают, что им удалось понять причину выявленной аномалии. По их
мнению, хондры Семарконы и множества других метеоритов формировались
в очень плотном пылевом облаке. Из-за этого улетающие атомы натрия не
рассеивались в космическом пространстве, а оставались поблизости от
очагов испарения. В результате будущие хондры окружались насыщенными
парами этого элемента и потому уже не могли терять его атомы. Позднее,
когда расплавленные капельки остыли, натрий тем более никак не мог
испаряться.
Чтобы это произошло, плотность первичного пылевого
облака должна быть очень высокой. Вычисления показывают, что каждый его
кубический метр содержал не менее десяти граммов вещества, а скорее и
гораздо больше. До сих считалось, что хондриты рождались в облаках с
плотностью не более одной десятой грамма на кубометр.
Этот
результат имеет далеко идущие последствия. Как отметил Конел Александер
в телефонной беседе, даже скромные по размерам пылевые сгущения с
концентрацией частиц более 10 граммов на кубический метр должны были
очень быстро коллапсировать под действием собственного притяжения и
дать начало крупным твердым телам. Крохотные по космическим масштабам
области с поперечником в несколько тысяч километров в таких условиях
способны за миллион лет или даже быстрее породить тела километровых
размеров – так называемые планетезимали.
По словам Александера,
результаты его группы позволяют лучше понять механизм процесса
образования пленетезималей из пылевых частиц. Они также означают, что
формирование планетезималей было непосредственно связано с рождением
хондритов. Об этом говорится в статье, которая 20 июня появилась в
журнале Science.
Современная теория образования планет
утверждает, что планетезимали претерпевали многочисленные столкновения,
в ходе которых слипались друг с другом и давали начало более крупным
телам. Этот процесс был более длительным, он занял от нескольких
лесятков до ста миллионов лет. Самые массивные из возникших тел,
находившиеся неподалеку от Солнца, стали зародышами Земли и ее
ближайших соседей. Вдали от Солнца родились более крупные тела с
массами в 5-7 земных масс. Они окружили себя плотными газовыми
оболочками и превратились в ядра Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна.
