John T. Wasson, Alan E. Rubin
Астрономы нашли в составе алжирского метеорита Acfer 094 необычные высокопористые области, которые, как считают ученые, остались после испарения из них древнего водяного льда, попавшего туда из протопланетного диска, вращавшегося вокруг Солнца. Статья опубликована в журнале Science Advances.
Считается, что в ранней Солнечной системе слипание частиц пыли и льда вело к образованию планетезималей, а последующие столкновения и слияния подобных объектов приводили к образованию планет и их спутников. Сейчас в межпланетной среде практически невозможно отыскать частицы пыли из протосолнечной туманности в своем первозданном виде, однако их можно отыскать в малых телах, таких как кометы и астероиды.
Одним из наиболее примитивных внеземных материалов считается космическая пыль, источником которой служат кометы, получившая обозначение CP-IDP (Chondritic Porous Interplanetary Dust Particle). Частицы такой пыли представляют собой высокопористые агломераты из безводных силикатов субмикронного размера, частиц железа, никеля, и их сульфидов, а также органических веществ. Предполагается, что пористая структура пылинок является результатом испарения льда, изначально присутствовавшего в комете. Еще одним наиболее распространенным кандидатом на роль стройматериала Солнечной системы считаются зерна субмикронных размеров, известные как GEMS (Glass with Embedded Metal and Sulfides), имеющие размеры в сотни нанометров, которые могли либо сконденсироваться из вещества протосолнечной туманности, либо быть остатками аморфной силикатной межзвездной пыли.
Группа исследователей во главе с Мэгуми Мацумото (Megumi Matsumoto) сообщила о результатах анализа двух образцов размером 25×25×30 микрометров, взятых из метеорита Acfer 094. Его масса 82 грамма, он был найден в Алжире в 1990 году и относится к углеродистым хондритам. Подобные объекты считаются обломками наиболее древних и примитивных астероидов и могут быть использованы как образцы для поиска в них льда или частиц пыли. Анализ состава и структуры метеорита велся при помощи методов полевой эмиссионной сканирующей электронной микроскопии, фокусируемого ионного пучка, рентгеновской нанотомографии, просвечивающей электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, а также наноразмерной вторичной ионной масс-спектроскопии.
Оказалось, что образцы состоят в основном из крупнозернистых хондр, включений, которые богаты кальцием и алюминием, и различных минеральных фрагментов, заключенных в мелкозернистую матрицу, которая содержит частицы аморфных и кристаллических силикатов субмикрометровых и микрометровых размеров, а также сульфидов железа и никеля.
Кроме того, были найдены несколько очень пористых областей с масштабами в десятки микрометров, которые получили обозначение UPL-области (UltraPorous Lithology), объемные плотности которых составляют от 1,6 до 1,9 грамм на кубический сантиметр, что намного меньше полученного значения объемной плотности окружающей матрицы, равной 2,4 грамм на кубический сантиметр. При этом сама матрица состоит в основном из минералов, подобных филлосиликатам, образующихся в присутствии воды.
Ученые пришли к выводу, что поры изначально были заполнены водяным льдом, попавшим туда в ходе формирования родительского тела, который в дальнейшем испарился или растаял под действием нагрева. Об этом свидетельствует и изотопный состав минералов, богатых кислородом.
Электронные изображения пористых областей в составе метеорита Acfer 094.
Megumi Matsumoto et al./Science Advances (2019)
На основании полученных данных исследователи построили модель формирования астероида, фрагментом которого может являться метеорит Acfer 094. Предполагается, что 4,6 миллиарда лет назад частицы льда и пыли субмикрометровых размеров группировались в пористые агломераты, что привело к образованию крупной планетезимали во внешней части Солнечной системы, за снеговой линией, которая затем мигрировала ближе к Солнцу, что привело к таянию льда и образованию новых минералов во внешней части тела.
