Геохіміки з Йоганнесбурзького університету вперше виділили сліди наслідку вибуху наднової у речовині метеорита. Знайдені у метеориті Гіпатія елементи від наднової типу Іа стали не просто першими для знайдених нами метеоритів, а і прямим свідченням тому, що хімія Сонячної системи відрізняється від хімічного складу міжзоряного середовища. Стаття доступна у журналі Icarus.
Зразки метеорита. Jan Kramers
Що зазвичай приносять метеорити на Землю?
У Сонячній системі вуглецеві хондритові метеорити є найменш термічно обробленими, а отже і найпримітивнішими об'єктами. Ці CI-хондрити можна представити як усереднений хімічний склад внутрішньої частини Сонячної системи: на собі такі метеорити несуть силікати, з яких формувалися планети земної групи, та ізотопи елементів, які схожі на елементи з фотосфери нашої зірки. Крім того, судячи з ізотопів вуглецю, азоту, кисню і кремнію в зернах тугоплавких мінералів, таких як алмаз, графіт, карбід кремнію і корунд, які нехай і в дуже невеликій кількості, знаходять у метеоритах, їх можна вважати досонячними зернами, що збереглися. Це свідчить про те, що свій внесок у формування та еволюцію сонячної туманності вносило багато різних зоряних процесів: спалахи наднових, наприклад.
Втім, Гіпатія — явний виняток із такого однорідного складу відомих нам хондритів, судячи з хімічного складу метеорита. І у своїй новій роботі вчені з Йоганнесбурзького університету спільно з польськими колегами вирішили додатково вивчити фрагмент метеорита, щоб уточнити хімічний склад Гіпатії.
Що занесло на Гіпатію?
Гіпатія — це камінь вагою 30 грамів, який знайшли у 1996 році в Лівійській пустелі в Єгипті. За аналізом співвідношення ізотопів аргону у 2013 році стало зрозуміло, що він має позаземне походження. Крім того, судячи з надмірної кількості у його складі ізотопу ксенону-129, у якого період напіврозпаду становить понад 15 мільйонів років, батьківське тіло метеорита могло сформуватися в один час з протосонячною туманністю.
Речовина Гіпатії неоднорідна і складається з двох основ – матриць. У першій елементи важче оксигену виявити не вдалося, тоді як у другій крім слідів проходження крізь атмосферу, знайдені елементи не продемонстрували типових для CI-хондритів співвідношень. Щоб відстежити історію формування батьківського тіла Гіпатії, вчені вирішили визначити концентрації елементів, що містяться в метеориті.
3-грамовий зразок метеорита. Romano Serra
Для цього вони використовували метод PIXE-спектрометрії. З його допомогою вдалося дізнатися, що співвідношення Ni/Fe, S/Fe та P/Fe у Гіпатії приблизно сонячного рівня, але при цьому найбільш поширені в типових CI-хондритах елементи залізо, сірка та нікель продемонстрували збіднення близько 0,1 від сонячного значення, а Si, Cr та Mn збіднені майже на два порядки порівняно з CI-хондритами. Як пишуть автори роботи, такий тип концентрації елементів раніше не спостерігався в жодному природному земному чи позаземному об'єкті. Тому історію походження Гіпатії вирішили шукати поза контекстом протосонячної туманності.
Як до нас занесло Гіпатію?
Перше питання, на яке мали відповісти вчені, було з'ясувати, чи могла на знайдені в метеориті елементи вплинути ударна подія. Результатом прямих ударних реакцій можна вважати знайдені зерна сульфіду. Однак самі ударні події не можуть пояснити хімічний склад метеорита, тому вчені запропонували модель, за якого у батьківське тіло Гіпатії потрапили речовини з-поза меж протосонячної туманності. Так концентрація елементів, які знайшли у складі метеорита, збігається із речовинами, які можуть виникати внаслідок спалахів наднових типу Іа, що виникають у подвійних системах, де одна з зір є білим карликом. Випадок Гіпатії свідчить, що середній хімічний склад Сонячної системи відрізняється від середнього хімічного складу міжзоряного середовища, а Гіпатія зберегла на собі його компонент, на який вплинув спалах наднової.
Порівняння хімічного складу метеорита порівняно із елементами, які, згідно моделювання, можуть виникнути внаслідок спалаху наднової типу Іа. Jan D. Kramers / University of Johannesburg
Також раніше ми розповідали про Фленсбурзький метеорит, який, як з'ясувалося, містить найстаріші в Сонячній системі карбонати. А більше про умови формування нашої системи вдалося дізнатися за допомогою аналізу ізотопів у метеориті Альєнде. Він же раніше і допоміг вказати на міграцію матеріалу в ранній Сонячній системі.