Смесь изотопов ксенона в земной атмосфере обогащена тяжелыми изотопами относительно легких, однако это произошло в результате преимущественного убегания более легких атомов в космос. Если учесть разницу в темпах убегания различных изотопов ксенона за прошедшие 4.5 млрд. лет, то можно вычислить изначальную смесь изотопов, которая была на ранней Земле. Эту смесь назвали U-ксеноном. В U-ксеноне изотопные соотношения примерно как в хондритах и в солнечном ветре, но есть значительный недостаток тяжелых изотопов.

Все это привело исследователей к выводу, что земной ксенон является смесью из разных источников. 

Ксенон, вошедший в состав Солнца и метеоритов, был прямо захвачен ими из протосолнечной туманности – протяженного облака газа и пыли, из которого в дальнейшем сформировались Солнце и планеты. Однако поскольку изотопный состав ксенона в земной атмосфере отличается от солнечного и хондритового, часть ксенона должна быть принесена на Землю кометами, у которых также может быть разное происхождение. 

Миссия «Розетта» помогла ученым собрать недостающие данные для проверки этой гипотезы, измерив изотопные соотношения ксенона в коме кометы Чурюмова-Герасименко. Данные были получены благодаря масс-спектрометру ионов и нейтральных атомов ROSINA на борту «Розетты». Поскольку ксенона в веществе комы кометы очень мало, а сама кома очень разрежена, станции пришлось подойти к ядру на расстояние 5-8 км и три недели набирать статистику. Это было проделано во второй половине мая 2016 года.

Изотопные соотношения ксенона в коме кометы оказались близки к составу U-ксенона, который, как полагают, присутствовал на ранней Земле. Однако лучше всего состав земного ксенона объясняется гипотезой смешивания. В частности, авторы исследования подсчитали, что ~22% ксенона попало на Землю с кометами, а остальные ~78% – с метеоритами.

На первый взгляд, этот результат противоречит более ранним исследованиям, которые показали, что воду на Землю принесли не кометы. Однако воды на Земле много, а ксенона – мало, и поэтому те кометы, что принесли ксенон, могли не повлиять заметным образом на изотопный состав земных океанов.

Разница между изотопным составом ксенона на комете и на Солнце говорит о существенной неоднородности вещества протосолнечной туманности. Об этом же свидетельствует еще одно исследование, проведенное с помощью ROSINA – изотопные соотношения кремния в составе кометы также отличаются аналогичных соотношений в других уголках Солнечной системы.

8 месяцев назад «Розетта» разбилась о поверхность ядра кометы Чурюмова-Герасименко, но данные, собранные ею, будут анализироваться еще много лет, помогая восстанавливать сложную историю ранней Солнечной системы.

Источник: http://sci.esa.int/rosetta/59177-rosetta-finds-comet-connection-to-earth-s-atmosphere/