Древние метеориты сохранили строительные блоки ранней солнечной системы

Ученые проливают свет на загадочное происхождение зерен древних метеоритов с помощью нового метода анализа. Эти зерна, которые старше самой Солнечной системы, образовались в древних звездах, умерших до рождения нашего Солнца.

Подобные звезды все еще существуют во Вселенной, и анализ этих досолнечных зерен дает интересное представление о химии звезд. Ученые и раньше пытались анализировать досолнечные зерна в метеоритах, но Нань Лю, доцент кафедры физики Вашингтонского университета в Миссури и ведущий автор нового исследования, считает, что более ранние методы изучения этих частиц были слишком неточными.

Лю и ее команда проанализировали образцы метеоритов Мурчинсон, вес которых составил 220 фунтов. (100 кг) космического камня на австралийский город Мурчинсон в 1969 году. Ученые, ранее изучавшие эти метеориты, быстро поняли, что этот метеоритный дождь был удачным ударом, и не только потому, что один из самых больших осколков пробил крышу местного сарая как-нибудь, никого не причинив вреда.

«Мурчинсон — примитивный метеорит, который образовался в начале существования Солнечной системы и после своего образования никогда не таял», — сказал Лю Space.com. «Большинство метеоритов, приходящих из пояса астероидов, испытывают столкновения и нагревание, которое плавит их, так что любой нетронутый материал с ранних стадий солнечной системы исчезает».

В метеорите Мерчинсон частицы породы старше Солнечной системы заключены в более молодой материал. Ученые знают из предыдущих исследований, что эти зерна предшествуют рождению Солнечной системы, потому что их химический состав отличается. «Эти зерна сделаны из карбида кремния, то есть из атомов кремния и углерода», — сказал Лю.

«Но карбид кремния не образуется естественным образом в нашей солнечной системе, потому что вокруг нас много кислорода, и все эти атомы углерода сначала связываются с кислородом, образуя молекулы оксида углерода». По словам Лю, наиболее вероятным источником этих зерен являются углеродные звезды, яркие красные звезды-гиганты, в атмосфере которых содержится больше углерода, чем кислорода.

Чтобы подтвердить эту теорию, ученым необходимо выяснить, соответствует ли состав определенных изотопов в метеорных зернах составу углеродных звезд. Изотопы — это разновидности одного и того же химического элемента, которые различаются количеством нейтронов в их ядре. Хотя некоторые изотопные составы распространены в Солнечной системе, другие могут возникать только внутри определенных типов звезд.

«Изотопные отношения этих зерен сильно отличаются от того, что мы видим в Солнечной системе», — сказал Лю. «Например, в объектах Солнечной системы мы можем видеть соотношение углерода 12 к углероду 13, равное примерно 89. Но эти предсолнечные зерна имеют соотношение углерода 12 к углероду 13 в диапазоне от 2 до 200, что является результатом реакций синтеза в их родительских. звезды «.

То же самое касается изотопов азота, алюминия и магния. Астрономов особенно интересовало, совпадает ли изотопный состав, обнаруженный в этих зернах, с данными наблюдений об углеродных звездах. Но до исследования Лю матч не был убедительным. Одна из причин может заключаться в том, что на самом деле эти звезды не были местом рождения этих зерен, сказал Лю. Однако она задалась вопросом, может ли объяснение быть намного проще. «Предыдущие измерения показали гораздо более низкое соотношение изотопов углерода и азота в этих зернах», — сказал Лю.

«Но я подумал, что проблема может быть в аналитическом методе. Эти зерна провели сотни миллионов лет в межзвездной среде и миллиарды лет в нашей солнечной системе, и в результате их поверхности могли поглотить эти материалы». Это означало бы, что в предыдущих исследованиях ученые могли измерять более молодые примеси на поверхности, а не сами досолнечные зерна. Поэтому Лю и ее команда разработали новый аналитический метод, предназначенный для удаления любого материала, который может прилипать к поверхности этих зерен.

В рамках этого метода они сначала растворили куски метеорита Мерчинсона в кислоте, пока на них не остались только зерна карбида кремния. Затем они залили зерна пучками ионов цезия и кислорода, чтобы избавиться от любого материала, который мог быть получен из более молодых компонентов метеорита. После всего этого команда провела спектроскопические измерения изотопного состава зерен.

По словам Лю, результаты намного больше совпадают с данными наблюдений за углеродными звездами. Это подтвердило первоначальные подозрения Лю и показало, что не только эти зерна, скорее всего, произошли от углеродных звезд, но и что теперь их можно использовать, чтобы помочь ученым улучшить свое понимание этих типов звезд.

«Новые изотопные данные, полученные в этом исследовании, волнуют звездных физиков и ядерных астрофизиков, таких как я», — говорится в заявлении Маурицио Буссо, соавтора из Университета Перуджи в Италии. «Действительно,« странные »соотношения изотопов азота в зернах предсолнечного карбида кремния были в последние два десятилетия значительным источником беспокойства.

Новые данные объясняют разницу между тем, что изначально присутствовало в зернах пресолнечной звездной пыли, и тем, что было добавлено позже, таким образом решая давнюю загадку в сообществе «. По словам Лю, эти новые данные, например, дают ключ к разгадке того, как углеродные звезды производят алюминий в своих ядрах. Однако эта информация должна быть подтверждена дальнейшими исследованиями, добавила она.