Четверг, 29.06.2017
Космическая погода на текущий час
Вход в систему не произведен
 Войти /  Регистрация

Секция Совета РАН по космосу

< РОСКОСМОС. Продление работы «Спектр-Р» до 2019 года
09.06.2017 23:35 Давность: 20 days
Категория: Малые тела, Земля
Количество просмотров: 419

Кометы все-таки принимали участие в формировании земной атмосферы



Измерение изотопных соотношений ксенона в составе кометы Чурюмова-Герасименко позволило определить долю ксенона, принесенного на Землю кометами и оценить вклад комет в формирование земной атмосферы и Мирового океана. Как оказалось, кометы принесли на Землю примерно одну пятую земного ксенона.


Владислава Ананьева

Ксенон – тяжелый газ без цвета и запаха, самый тяжелый из стабильных инертных газов. Его доля в составе земной атмосферы мала – менее одной миллиардной. Поскольку ксенон не вступает в химические реакции, его изотопный состав является важным индикатором происхождения вещества, из которого сформировалась наша планета. Какие тела принесли воду и органику на раннюю Землю – астероиды или кометы? Изучение изотопного состава ксенона из кометы Чурюмова-Герасименко помогло ответить на этот вопрос. Соответствующее исследование было опубликовано 8 июня 2017 года в журнале Science.

Ядра ксенона образуются в различных процессах на поздних стадиях эволюции звезд. Каждое из этих явлений производит свой набор изотопов. В частности, самые легкие изотопы ксенона 124Xe и 126Xe образуются при взрывах сверхновых, изотопы промежуточной массы 127Xe, 128Xe, 129Xe, 130Xe, 131Xe и 132Xe – на стадии звездной эволюции, соответствующей нахождению звезды на асимптотической ветви красных гигантов, тяжелые изотопы 134Xe и 136Xe – при столкновениях нейтронных звезд. 

Таким образом, изотопные соотношения ксенона дают важные подсказки о происхождении различных тел Солнечной системы и всей ее в целом. Поэтому ученые стремятся измерить эти отношения в атмосферах Земли, Марса и Юпитера, в метеоритах, в солнечном ветре и в коме кометы Чурюмова-Герасименко.

Изотопные отношения ксенона в солнечном ветре (желтая линия), в земной атмосфере (синяя линия), в хондритах (серая линия) и в комете Чурюмова-Герасименко (черные шестиугольники). За единицу принято содержание изотопа 132Xe.

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/


Комментарии

Комментарии

Вход в систему

Введите имя пользователя и пароль для входа в систему:
Вход в систему

Забыли пароль?

Квазары

(англ. quasar - сокр. от квазизвездного источника радиоизлучения) Очень далекие внегалактические объекты, излучающие мощные потоки электромагнитного излучения и обладающие очень малыми угловыми размерами... [далее]

Rambler's Top100