Анализ метеорита помог ученым узнать первое вещество Солнечной системы

Многофункциональная группа исследователей неожиданно для себя обнаружила кварц в минеральных кварцевых отложениях обычного метеорита, что указывает на прямые свидетельства конденсации диоксида кремния в протопланетном диске Солнца и дает новые подсказки для понимания формирования и эволюции Солнечной системы.

Несмотря на то, что предыдущие инфракрасные спектроскопические наблюдения предположили существование диоксида кремния у молодых и вновь образованных звезд T Tauri, а также в звездах асимптотической гигантской ветви (AGB) в период последней фазы их жизни, никаких доказательств конденсации кремнезема в твердом состоянии на других метеоритах ранее обнаружено не было.

Ученые изучили стандартный метеорит Ямато-793261 (Y-793261) — углеродистый хондрит, поднятый неподалеку от Ямато в течение 20-й Японской антарктической исследовательской экспедиции в 1979 году.

«Степень кристалличности органического вещества в Y-793261 показывает, что он не подвергался термическому метаморфизму», — объясняет Тимоти Джей Фаган, профессор геохимии Университета Васеда. «Это подтверждает, что Y-793261 сохраняет минералы и текстуры своего небулярного происхождения и дает нам представление о составе Солнечной системы в начальный период ее существования».

Основным компонентом хондритов являются огнеупорные составляющие, которые образуются при высоких температурах и являются самыми древними твердыми веществами Солнечной системы. Огнеупорные составляющие можно подразделить на кальций-алюминий группу (CAI) и амебоидные оливиновые агрегаты (AOAs). В Y-793261 исследовательская группа обнаружила АОА, содержащую типичные минералы АОА и сверхрефрактерные (очень высокотемпературные) минералы скандия и циркония, наряду с кварцем (который образуется при сравнительно более низкой температуре).

«Такое разнообразие минералов подразумевает, что AOA конденсировался от небулярного газа до твердого вещества в широком температурном диапазоне 1500-900 ° C», — отметил профессор Фаган. «Этот агрегат является первым в своем роде веществом, которое можно было обнаружить в нашей Солнечной системе».

Ученые также обнаружили, что кварц в АОА имеет изотопный состав кислорода, близкий к Солнцу. Этот изотопный состав типичен для огнеупорных включений в целом, что указывает на то, что огнеупорные составляющие образуются вблизи протосуна (приблизительно 0,1 AU или 1/10 расстояния от Земли до Солнца). Тот факт, что кварц в Y-793261 разделяет этот изотопический состав, указывает на то, что кварц образовался в той же самой точке солнечной туманности. Однако конденсация диоксида кремния из газа солнечной туманности гипотетически невозможна, даже если минералы и газ остаются в равновесии во время конденсации. Это открытие служит доказательством того, что AOA образуется из быстро охлаждающегося газа. В качестве минералов, не содержащих диоксида кремния, конденсированных из газа, газ менял состав, становясь более богатым кварцем, до тех пор, пока кварц не стал стабильным и не кристаллизовался.

Профессор Фаган отметил, что Y-793261 скорее всего является частью астрономического объекта 162173 Ryugu (обычно называемым Ryugu), — астероида, названного в честь дворца дракона из старой японской сказки. В настоящее время, изучая данные японского космического корабля Hayabusa 2, ученые приходят к выводу, что Ryugu может обладать теми же свойствами, что и Y-793261, что дает возможность получить больше информации о раннем периоде существования Солнечной системы.