Алмази із загиблою протопланети знайшли в метеориті

Farhang Nabiei et al. / Nature Communications

Дослідники з Франції, Німеччини та Швейцарії показали, що алмази з урейлітов Альмагата Сітта, швидше за все, утворилися всередині протопланети з характерними розмірами, порівнянними з розмірами Меркурія або Марса. Для цього вчені досліджували алмази за допомогою просвічує електронної мікроскопії, спектроскопії характеристичних втрат енергії електронами і рентгенівської спектроскопії, і показали, що вони могли сформуватися тільки при тиску понад двісті тисяч атмосфер. Стаття опублікована в Nature Communications.

В даний час вчені вважають , Що на ранніх етапах еволюції Сонячної системи навколо Сонця зверталося близько ста великих протопланет , Найменша з яких була порівнянна з Місяцем, а найбільша - з Марсом. Згодом такі «планетні зародки» стикалися і зливалися один з одним, руйнувалися або викидалися за межі системи, і в кінці кінців утворили вісім відомих на даний момент планет. Наприклад, саме таким чином сформувалися земля і Марс .

Передбачається, що мала частина маси «планет-зародків» повинна була залишитися в Сонячній системі у вигляді астероїдів, які час від часу падають на поверхню Землі. Основними кандидатами на роль таких метеоритів виступають урейліти , Хімічний склад яких суттєво відрізняється від складу інших типів метеоритів і свідчить на користь їх протопланетного походження. Проте, надійних доказів цієї гіпотези поки знайдено не було. Наприклад, формування алмазів в урейлітах можна пояснити не тільки високим тиском в надрах протопланети, але також перетвореннями графіту під дією ударної хвилі або хімічним осадженням з багатого вуглецем газу, що входить до складу протопланетної хмари .

Група вчених під керівництвом Фарханг Набіе (Farhang Nabiei) виявила надійні свідчення на користь протопланетного походження урейлітов, відомих під загальною назвою Альмагата Сітта (Almahata Sitta). Ці метеорити утворилися під час вибуху астероїда TC3 на висоті близько 50 кілометрів від землі і впали в нубійської пустелі на півночі Судану в жовтні 2008 року. Знайдені після вибуху метеорити в основному складалися з крупнозернистих порід (олівіну і піроксену), які могли утворитися в мантії «планети-зародка», а концентрація вуглецю в них була незвично високою. Більш того, недавні спостереження показали , Що урейліти Альмагата Сітта містять порівняно великі алмазні зерна, які могли утворитися тільки при високому тиску всередині протопланети, і виключили для них інші гіпотези формування.

У новій статті вчені більш детально досліджували алмази за допомогою просвічує електронної мікроскопії (ПЕМ), спектроскопії характеристичних втрат енергії електронами і енергодисперсійного рентгенівської спектроскопії. По-перше, нові виміри підтвердили припущення про те, що спочатку розміри алмазів в урейлітах досягали ста мікрометрів, хоча вони і зруйнувалися згодом під час вибуху астероїда. Такі великі алмази не могли сформуватися при стисненні графіту під дією ударної хвилі або в результаті хімічних осадження з багатого вуглецем газу. По-друге, вчені виявили в алмазах безліч мінеральних включень - наприклад, зерна з сульфіду заліза, хроміту або фосфату, - які могли утворитися тільки при тисках понад двісті тисяч атмосфер і температурах не менше тисячі градусів Цельсія.

Сліди інклюзій всередині алмазу, помаранчевими пунктирними лініями відзначені напрямки графітових слідів, які поділяють алмаз на частини

Farhang Nabiei et al. / Nature Communications

Сліди інклюзій з сульфіду заліза в алмазі. Зображення в верхньому ряду отримані за допомогою ПЕМ, в нижньому - за допомогою рентгенівської спектроскопії

Farhang Nabiei et al. / Nature Communications

Такі екстремальні умови могли виникнути тільки всередині «планети-зародка», хоча точно встановити її розміри не можна. Наприклад, подібні умови повинні існувати близько ядра кам'янистій планети радіусом приблизно 2,5 тисячі кілометрів (як у Меркурія) або в мантії планети, розміри якої можна порівняти з розмірами Марса (радіус близько 3,5 тисяч кілометрів). Після того, як алмази та інші мінерали, з яких складаються урейліти, сформувалися, «планета-зародок» зіткнулася з іншою планетою і зруйнувалася, а її речовина частково було викинуто в космос і утворило безліч астероїдів, схожих на TC3. Інші гіпотези формування урейлітов автори статті вважають малоймовірними.

У липні минулого року американські дослідники розробили модель формування Сонячної системи, відповідно до якої зародки планет нагадували скоріше величезні «грудки бруду», ніж тверді скелясті астероїди. У грудні того ж року астрономи з університету Чикаго запропонували нову гіпотезу формування Сонячної системи, покликану пояснити її незвичайний хімічний склад. Крім того, вчені з Німеччини та США показали , Що найстарішою планетою Сонячної системи, швидше за все, є Юпітер, який сформувався за все на сто мільйонів років пізніше центральної зірки. Можливо, цей факт пояснює, чому в Сонячній системі немає суперземель - планет, маса яких перевищує земну в 5-10 разів.

Дмитро Трунин