В мае 2020 г. в песчаном море Эрг-Чех — дюнном районе пустыни Сахара на юге Алжира — были обнаружены необычные камни с характерными зеленоватыми кристаллами.
При ближайшем рассмотрении оказалось, что это камни из космоса: куски обломков возрастом в миллиарды лет, оставшиеся со времен зарождения Солнечной системы.
Это были куски метеорита Эрг Чеч 002 — самой древней вулканической породы из когда-либо найденных, которая давно расплавилась в огне какой-то исчезнувшей древней протопланеты.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, мы проанализировали изотопы свинца и урана в Erg Chech 002 и вычислили, что его возраст составляет около 4,56556 млрд. лет, плюс-минус 120 000 лет. Это один из самых точных возрастов, когда-либо рассчитанных для объектов из космоса, и наши результаты также ставят под сомнение некоторые распространенные предположения о раннем периоде существования Солнечной системы.
Тайная жизнь алюминия
Около 4,567 млрд. лет назад наша Солнечная система образовалась из огромного облака газа и пыли. Среди множества элементов в этом облаке был и алюминий, который существовал в двух формах.
Первая — стабильная форма, алюминий-27. Вторая — алюминий-26, радиоактивный изотоп, образующийся в основном при взрывах звезд, который со временем распадается на магний-26.
Алюминий-26 — очень полезный материал для ученых, которые хотят понять, как формировалась и развивалась Солнечная система. Поскольку он распадается с течением времени, мы можем использовать его для датировки событий, особенно в первые четыре-пять миллионов лет жизни Солнечной системы.
Распад алюминия-26 важен и по другой причине: мы считаем, что он был основным источником тепла в ранней Солнечной системе. Этот распад повлиял на плавление мелких примитивных пород, которые впоследствии слиплись вместе и образовали планеты.
Уран, свинец и возраст
Однако для того чтобы использовать алюминий-26 для понимания прошлого, необходимо знать, был ли он равномерно распределен по поверхности Земли или же в одних местах спрессован более плотно, чем в других.
Чтобы выяснить это, необходимо более точно рассчитать абсолютный возраст некоторых древних космических пород.
Рассматривая только алюминий-26, мы не сможем этого сделать, поскольку он относительно быстро распадается (примерно через 705 тыс. лет половина образца алюминия-26 распадется на магний-26). Это полезно для определения относительного возраста различных объектов, но не их абсолютного возраста в годах.
Но если объединить данные по алюминию-26 с данными по урану и свинцу, то можно добиться некоторого прогресса.
Существуют два важных изотопа урана (уран-235 и уран-238), которые распадаются на различные изотопы свинца (свинец-207 и свинец-206, соответственно).
Изотопы урана имеют гораздо более длительный период полураспада (710 млн. лет и 4,47 млрд. лет, соответственно), а значит, по ним можно напрямую определить, как давно произошло то или иное событие.
Группы метеоритов
Метеорит Эрг Чеч 002 является так называемым «негруппированным ахондритом».
Ахондриты — это горные породы, образовавшиеся из расплавленных планетезималей — так мы называем твердые сгустки в облаке газа и обломков, из которых образовалась Солнечная система. Источники многих ахондритов, обнаруженных на Земле, уже определены.
Большинство из них относится к так называемому клану говардит-эвкрит-диогенитов, которые, как полагают, произошли от Весты-4, одного из крупнейших астероидов Солнечной системы. Другая группа ахондритов называется ангритами, все они имеют общее неопознанное родительское тело.
Другие ахондриты, в том числе Эрг-Чеч 002, относятся к «негруппируемым»: их родительские тела и родственные связи неизвестны.
Плотное скопление алюминия
При изучении Эрг-Чеч 002 мы обнаружили в нем высокое содержание свинца-206 и свинца-207, а также относительно большое количество нераспавшихся урана-238 и урана-235.
Измерение соотношения всех изотопов свинца и урана позволило нам с такой беспрецедентной точностью оценить возраст породы.
Мы также сравнили рассчитанный нами возраст с ранее опубликованными данными по алюминию-26 для Эрг-Чеч 002, а также с данными по различным другим ахондритам.
Особенно интересным было сравнение с группой ахондритов, называемых вулканическими ангритами. Мы обнаружили, что родительское тело Эрг-Чеч 002 должно было образоваться из материала, содержащего в три-четыре раза больше алюминия-26, чем источник родительского тела ангритов.
Это свидетельствует о том, что алюминий-26 действительно был распределен весьма неравномерно в облаке пыли и газа, из которого сформировалась Солнечная система.
Полученные нами результаты способствуют лучшему пониманию самых ранних этапов развития Солнечной системы и геологической истории растущих планет. Дальнейшие исследования различных групп ахондритов, несомненно, будут способствовать углублению наших представлений и расширению возможностей реконструкции ранней истории Солнечной системы.
Нет комментариев