Кусок метеорита содержит свидетельства образования твердого межзвездного материала до появления Солнца

Необычный кусок метеорита может содержать в себе удивительную часть истории космоса, основанную на исследованиях Вашингтонского университета в Сент-Луисе.

Пресолярные зерна – крошечные кусочки твердого межзвездного материала, образовавшегося до рождения Солнца – иногда встречаются в примитивных метеоритах. Но новый анализ показывает, что в части метеорита были обнаружены предсолярные зерна, где они не ожидались.

“Что удивительно, так это то, что в метеорите присутствуют предсолярные зерна”, – сказала Ольга Правдивцева, доцент кафедры физики в области искусств и наук и ведущий автор статьи, опубликованной в журнале Астрономия природы. – “Следуя нашему нынешнему пониманию формирования солнечной системы, предсолярные зерна не могут выжить в среде, где образуются эти включения”.

Любопытная Мари – замечательный пример включения или фрагмента в метеорите, называемого включением, богатым кальцием-алюминием (CAI). Эти объекты, некоторые из первых конденсировавшихся в солнечной туманности, помогают космонавтам-химикам определить возраст Солнечной системы. Этот конкретный кусок метеорита – из коллекции Центра метеоритики и полярных исследований им. Роберта А. Прицкера при Чикагском полевом музее – однажды уже был в новостях, когда ученые из Чикагского университета назвали его в честь химика Мари Кюри.

Для новой работы Правдивцева и ее соавторы, в том числе Сачико Амари, профессор физики в Вашингтонском университете, использовали изотопные сигнатуры благородных газов, чтобы показать, что в Curious Marie присутствуют зерна предсолярного карбида кремния (SiC).

Это важно, потому что обычно считается, что пресолярные зерна слишком хрупкие, чтобы выдерживать высокотемпературные условия, которые существовали при рождении нашего Солнца.

Но не все CAI были сформированы совершенно одинаково.

“Тот факт, что SiC присутствует в огнеупорных включениях, говорит нам об окружающей среде в солнечной туманности при конденсации первых твердых материалов”, – сказала Правдивцева, которая является частью команды Центра космических наук при Университете Макдоннелла при Вашингтонском университете. – “Тот факт, что SiC не был полностью разрушен в данном метеорите, может помочь нам немного лучше понять эту среду”.

“Многие тугоплавкие включения были расплавлены и потеряли все текстурные признаки их конденсации. Но не все.”

Как разгадать тайну

Правдивцева и ее сотрудники использовали два масс-спектрометра, построенных в Вашингтонском университете для своих наблюдений. Университет имеет долгую историю использования изотопов благородных газов в качестве индикаторов различных ядерных процессов и является домом для одной из самых оснащенных лабораторий благородных газов в мире. Тем не менее, эта работа была уникально сложной.

Исследователи имели 20 мг Curious Marie для работы, что является относительно большой выборкой с точки зрения космохимии. Они постепенно нагревали его, увеличивая температуру и измеряя состав четырех различных благородных газов, выделяемых на каждом из 17 ступеней температуры.

“Экспериментально это элегантная работа”, – сказала Правдивцева. – “А потом нам пришлось разгадать загадку изотопных вкраплений благородных газов. Для меня это похоже на разгадку тайны”.

Другие уже искали доказательства наличия SiC в таких богатых кальцием-алюминием включениях в метеоритах с использованием благородных газов, но команда Правдивцева первой обнаружила это.

“Было прекрасно, когда все благородные газы указывали на один и тот же источник аномалий – SiC”, – сказала она.

“Мы не только видим SiC в мелкозернистых частицах метеорита, мы видим популяцию мелких вкраплений, которая формируется в особых условиях”, – сказала Правдивцева. – “Это открытие заставляет нас пересмотреть то, как мы видим условия в ранней солнечной туманности”.