18.12.2021
Василий Парфенов
19 019

Криптон в земном ядре стал «уликой» падения на нашу планету тел из внешней Солнечной системы миллиарды лет назад

3.7

Ученые, которые изучают историю формирования Земли, непрерывно ищут любые свидетельства происходивших в прошлом событий. Ими могут послужить, например, самые незначительные отличия изотопного состава пород и газовых оболочек разных планет, а также иных небесных тел. В новом исследовании такой «уликой» стал благородный газ криптон — наиболее достоверным объяснением наблюдаемого соотношения его изотопов в земных недрах может быть только бомбардировка нашей планеты крупными телами, прилетевшими из внешних регионов Солнечной системы порядка 4,5 миллиарда лет назад.

Криптон в земном ядре стал «уликой» падения на нашу планету тел из внешней Солнечной системы
Свечение сверхчистого криптона в газоразрядной трубке / ©Hi-Res Images of Chemical Elements

Научная работа с новыми данными по изотопному составу криптона, содержащегося в магме Земли опубликована в журнале Nature. Ее подготовили сотрудники Калифорнийского университета в Дейвисе при участии коллег из Океанографического института Вудс-Хоул и Университета штата Орегон. Коллектив авторов статьи возглавляла Сандин Перон (Sandrine Péron), сейчас работающая в Швейцарской высшей технической школе Цюриха (ETH Zurich), а это исследование стало кульминацией ее постдокторантуры в США под руководством профессора Суджоя Мукхопадхьяя (Sujoy Mukhopadhyay).

Именно труды наставника Перон позволили провести необходимые для совершения открытия измерения. В лаборатории Мукхопадхьяя ранее был разработан метод определения изотопного состава сверхмалых концентраций благородных газов, находящихся в составе минералов. С помощью барокамеры из образцов лавы ученые извлекли смесь древних газов, выделили из них только благородные, а затем отделили криптон от аргона и ксенона. Полученный практически чистый криптон уже можно было подвергать спектральному анализу, чтобы выявить искомое соотношение изотопов Kr-78 и Kr-80.

Собранные командой Перон образцы — очень древние, им более 4,4 миллиарда лет. Газы, присутствовавшие на Земле в тот период ее формирования оказались буквально заперты в расплавленных породах. Со временем такие «капсулы времени» опустились очень глубоко в недра. Единственные места, где их можно их заполучить — вулканические горячие точки на Галапагосах и в Исландии. Именно там на поверхность планеты изливается лава, которую несет мощным потоком в мантии практически от внешних границ земного ядра. Когда расплав затвердевает, часть газов не успевает улетучиться и оказывается заперта в микроскопических пузырьках среди стекловидной матрицы вулканической породы.

Каждый такой пузырек содержит очень незначительные количества криптона: считанные сотни миллионов атомов. Именно поэтому для определения изотопного состава этого газа в древних породах понадобилась непростая методика по «очистке и обогащению» образца. На всех этапах процесса едва ли не главной сложностью для исследователей было избегание загрязнения образцов воздухом. От момента забора проб и до отправки очищенного древнего криптона в спектрометр. Только таким образом ученые могли уверенно сравнивать изотопный состав нынешней атмосферы и древних газовых смесей. Непростое требование удалось выполнить, и это позволило исследователям сделать интересные выводы.

Результаты анализов показывают, что в древних породах и сегодняшнем атмосферном воздухе соотношение изотопов Kr-78 и Kr-80 разительно отличается. Причем образцы газов из лавы почти идентичны тем, что обнаружены в богатых углеродом метеоритах с внешних границ Солнечной системы. Это означает, что Земля уже на ранних этапах своего формирования получала изрядное количество летучих химических элементов и соединений путем бомбардировки подобными небесными телами.

Такой вывод сильно противоречит ныне доминирующей гипотезе происхождения летучих элементов на нашей планете. В научных кругах наиболее обоснованной считается версия, согласно которой большую их часть Земля получила после образования Луны в результате колоссального импактного события (столкновения с Тейей). Отметим, что данная теория хоть и неплохо обоснована, но существуют и альтернативные, которые нередко существенно лучше объясняют некоторые эмпирические данные.

Более того, результаты работы Перон с коллегами наводят на еще более интересные умозаключения. Источников летучих элементов и соединений на Земле совершенно точно было несколько, не менее трех-четырех. Хорошо доказано, что неон наша планета получила от Солнца. Естественно, метеориты самых разных классов за последние 4,4 миллиарда лет принесли их тоже немало. Вероятное столкновение, образовавшее Луну четыре с половиной миллиарда лет назад должно было унести много легких компонентов земной химии. Значит после него что-то вернуло жизненно необходимую нам материю назад. А вот почему Kr-86 в мантии несколько меньше по сравнению с другими изотопами, чем в метеоритах с границ Солнечной системы — пока неясно. Возможно, был (или есть) какой-то еще источник легких «сортов» этого благородного газа, который мы пока не нашли.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 11:11
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

Вчера, 18:45
Александра Медведева

Снимки телескопа Hubble показали, что черная дыра в центре карликовой галактики Henize 2-10 создает звезды вместо того, чтобы их разрушать. Открытие может стать ключом к пониманию происхождения сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной.

Позавчера, 21:12
Илья Ведмеденко

Российские специалисты обратили внимание на возможные технические трудности, связанные с модулем «Поиск» Международной космической станции. Ранее в NASA намекнули на изоляцию российского модуля «Звезда».

Вчера, 11:11
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

17 января
Сергей Васильев

Новые измерения свойств минерала из глубоких слоев мантии показали, что ядро планеты теряет тепло в полтора раза активнее, чем полагали до сих пор.

17 января
Илья Ведмеденко

Перспективный российский многоцелевой самолет «Байкал» оторвался от земли. Первый полноценный полет машина должна выполнить до конца января.

26.12.2021
Александр Березин

Российская тяжелая ракета имеет все шансы взлететь после Starship, хотя ее начали создавать на 20 лет раньше, да и по параметрам она радикально уступает детищу Илона Маска. Попробуем разобраться, почему любая попытка создать классическую ракету в наши дни — пустая трата времени и средств. А заодно дать ответ на вопрос, какую космическую ракету на самом деле стоит создавать России.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

Вчера, 11:11
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: