Находка метеорита бросает вызов нашему пониманию того, как сформировался Марс

Небольшой кусок породы, который когда-то откололся от Марса и попал на Землю, может содержать подсказки, раскрывающие удивительные детали формирования красной планеты.

Новый анализ метеорита Шассиньи, упавшего на Землю в 1815 году, показывает, что способ получения Марсом летучих газов - таких как углерод, кислород, водород, азот и благородные газы - противоречит существующим моделям формирования планет.

Согласно существующим моделям, планеты рождаются из остатков звездного вещества. Звезды образуются из небулярного облака пыли и газа, когда плотный комок материала разрушается под действием гравитации. Вращаясь, он втягивает в себя все больше материала из окружающего его облака, чтобы расти.

Этот материал образует диск, вращающийся вокруг новой звезды. Внутри этого диска пыль и газ начинают слипаться в процессе роста планеты. Мы видели, как формируются другие детские планетные системы подобным образом, а данные по нашей Солнечной системе свидетельствуют о том, что она сформировалась таким же образом около 4,6 миллиарда лет назад.

Но как и когда определенные элементы были включены в состав планет, разгадать нелегко.

Согласно существующим моделям, летучие газы попадают на расплавленную формирующуюся планету из солнечной туманности. Поскольку на этом этапе планета очень горячая и мягкая, эти летучие вещества всасываются в глобальный магматический океан формирующейся планеты, а затем частично выбрасываются в атмосферу по мере остывания мантии.

Позже еще больше летучих веществ поступает через метеоритную бомбардировку - летучие вещества, связанные в углеродистых метеоритах (называемых хондритами), высвобождаются, когда эти метеориты распадаются на части при столкновении с планетой.

Таким образом, внутренняя часть планеты должна отражать состав солнечной туманности, в то время как ее атмосфера должна отражать в основном летучий вклад метеоритов.

Разницу между этими двумя источниками можно определить по соотношению изотопов благородных газов, в частности криптона.

А поскольку Марс сформировался и затвердел относительно быстро, примерно за 4 миллиона лет, по сравнению со 100 миллионами лет для Земли, он является хорошей летописью для самых ранних стадий процесса формирования планеты.

"Мы можем реконструировать историю доставки летучих веществ в первые несколько миллионов лет существования Солнечной системы", - говорит геохимик Сандрин Перон, ранее работавшая в Калифорнийском университете Дэвиса, а теперь в ETH Zurich.

Конечно, это возможно только в том случае, если мы сможем получить доступ к необходимой нам информации - и именно здесь метеорит Шассиньи является подарком из космоса.

Его состав инертных газов отличается от состава марсианской атмосферы, что позволяет предположить, что этот кусок породы откололся от мантии (и был выброшен в космос, что привело к его прибытию на Землю), и является представителем планетарного интерьера и, следовательно, солнечной туманности.

Однако криптон довольно сложно измерить, поэтому точное соотношение изотопов ускользает от измерения. Однако Перон и ее коллега, геохимик Суджой Мухопадхьяй из Калифорнийского университета в Дэвисе, применили новую методику, используя Лабораторию благородных газов Калифорнийского университета в Дэвисе, чтобы провести новое, точное измерение криптона в метеорите Шассиньи.

И вот тут-то все стало по-настоящему странно. Соотношения изотопов криптона в метеорите ближе к тем, которые ассоциируются с хондритами. Например, удивительно близко.

"Марсианский внутренний состав криптона почти полностью хондритный, но атмосфера - солнечная", - сказал Перон. "Это очень заметно".

Это говорит о том, что метеориты доставляли летучие вещества на Марс гораздо раньше, чем считали ученые до того, как солнечная туманность была рассеяна солнечной радиацией.

Таким образом, порядок событий таков, что Марс получил атмосферу из солнечной туманности после того, как его глобальный магматический океан остыл; в противном случае хондритные и небулярные газы были бы гораздо более смешанными, чем то, что наблюдала команда.

Однако это представляет собой еще одну загадку. Когда солнечная радиация в конце концов сожгла остатки туманности, она должна была сжечь и небулярную атмосферу Марса. Это означает, что атмосферный криптон, присутствовавший позже, должен был где-то сохраниться; возможно, предположила команда, в полярных ледяных шапках.

"Однако для этого Марс должен был быть холодным сразу после аккреции", - сказал Мухопадхьяй.

"Хотя наше исследование ясно указывает на хондритные газы в марсианских недрах, оно также поднимает некоторые интересные вопросы о происхождении и составе ранней атмосферы Марса".

Исследование группы было опубликовано в журнале Science.