Четверг, 21.03.2019
Космическая погода на текущий час
Вход в систему не произведен
 Войти /  Регистрация

Секция Совета РАН по космосу

< Китай запустил луноход для первой посадки на обратную сторону Луны
09.12.2018 22:43 Давность: 101 days
Категория: Системы планет гигантов, Сатурн
Количество просмотров: 233

Об изотопных отношениях водорода и углерода в системе Сатурна



Высокое содержание дейтерия и углерода-13 в составе Фебы, спутника Сатурна, говорит о ее происхождении в самых внешних, наиболее холодных областях Солнечной системы. При этом изотопное отношение D/H в кольцах Сатурна и в составе его регулярных спутников оказалось близким к земному.


Владислава Ананьева

Изучение изотопных отношений различных элементов играет важную роль в определении происхождения и эволюции небесных тел. Одним из важнейших изотопных отношений является отношение дейтерия к водороду D/H. Дейтерий образовался в первые минуты после Большого взрыва и с тех пор постепенно разрушается в ядерных реакциях, идущих в недрах звезд и коричневых карликов. Во времена формирования Солнечной системы отношение D/H в межзвездной среде Галактики составляло 0.25·10-4, сейчас оно гораздо ниже – около 0.016·10-4. Первоначальное (соответствующее составу протопланетного диска) количество дейтерия сохранилось в планетах-гигантах Юпитере и Сатурне, однако во внутренней части Солнечной системы (на Земле, на Марсе, на Весте, на астероидах C– и S-типа) оно примерно в 6 раз выше и близко к 1.5·10-4. В воде земных океанов D/H = 1.56·10-4.

КА «Кассини» с помощью спектрометра VIMS измерял содержание дейтерия, входящего в состав молекул воды, по характерной полосе поглощения вблизи 4.13 мкм. Спектры колец и спутников Сатурна сравнивались со спектрами лабораторных образцов водяного льда, загрязненного некоторым количеством дейтерия (точнее, молекулами HDO и D2O). Это позволило определить отношение D/H для разных тел, входящих в систему Сатурна.

Что же оказалось? Отношение D/H в кольцах Сатурна и в ледяной коре его спутников (за исключением Фебы) близко к земному, зато у Фебы оно в 8.3 раза выше! Это самое высокое отношение D/H, зафиксированное для поверхности небесного тела в Солнечной системе. 

Феба – крупнейший из нерегулярных спутников Сатурна, она была открыта еще в 1898 году. Феба вращается вокруг Сатурна по ретроградной (наклонение к экватору планеты 174.8°) эллиптической орбите с большой полуосью 12.9 млн. км и эксцентриситетом 0.164, и делает один оборот за 548.2 суток (полтора земных года). Ее размеры можно грубо аппроксимировать трехосным эллипсоидом с величиной осей 230х220х210 км. Необычная орбита Фебы почти сразу вызвала к жизни гипотезу, что она не образовалась из протоспутникового диска, а была захвачена Сатурном, и ее необычный изотопный состав это подтверждает.

Феба. Снимок был получен КА «Кассини» 11 июня 2011 года, разрешение 190 метров на пиксель.

Кроме измерения отношения D/H авторы исследования смогли измерить и отношение изотопов углерода 13C/12C, причем атомы углерода входили в состав замерзшей углекислоты. Как оказалось, Феба и тут отличилась. Отношение 13C/12C на Фебе достигло величины 0.053 ± 0.006, что в 4.8 раза выше земного отношения и в 4.4 раза выше, чем в составе Япета. В современной межзвездной среде 13C/12C оценивается в 0.014 ± 0.0033 – таким образом, изотопное отношение углерода на Фебе аномально высокое.

Исследователи приходят к выводу, что Феба сформировалась в отдаленных, наиболее холодных областях протопланетного диска за орбитой Нептуна и позже была захвачена Сатурном. Они призывают провести измерения изотопных отношений и для спутников Юпитера, Урана и Нептуна – возможно, в Солнечной системе действовал неких механизм, обеспечивающий миграцию богатых дейтерием тел из пояса Койпера во внутренние части Солнечной системы и последующий их захват планетами-гигантами.

Источники: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0019103518303580?via%3Dihub
http://lnfm1.sai.msu.ru/neb/rw/natsat/satorbw.htm


Комментарии

Комментарии

Вход в систему

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

Забыли пароль?

Панспермия

(от греч. pan - все и sperma - семя) Панспермией называется гипотетическая причина возникновения жизни на Земле. Ее связывают с существованием «спор жизни» - простейших микроорганизмов, пребывающих в... [далее]

Rambler's Top100