Алмази із загиблої протопланети знайшли в метеориті

Дослідники з Франції, Німеччини та Швейцарії показали, що алмази з урейлітів Альмагата Сітта, швидше за все, утворилися всередині протопланети з характерними розмірами, порівнянними з розмірами Меркурія або Марса. Для цього вчені досліджували алмази за допомогою просвічувальної електронної мікроскопії, спектроскопії характеристичних втрат енергії електронами і рентгенівської спектроскопії, і показали, що вони могли сформуватися тільки при тиску більше двохсот тисяч атмосфер. Стаття опублікована в.

В даний час вчені вважають, що на ранніх етапах еволюції Сонячної системи навколо Сонця зверталося близько ста великих протопланет, найменша з яких була порівнянна з Місяцем, а найбільша - з Марсом. З часом такі «планетні зародки» стикалися і зливалися один з одним, руйнувалися або викидалися за межі системи, і зрештою утворили вісім відомих на даний момент планет. Наприклад, саме таким чином сформувалися Земля і Марс.

Передбачається, що мала частина маси «планет-зародків» повинна була залишитися в Сонячній системі у вигляді астероїдів, які час від часу падають на поверхню Землі. Основними кандидатами на роль таких метеоритів виступають урейліти, хімічний склад яких істотно відрізняється від складу інших типів метеоритів і свідчить на користь їх протопланетного походження. Тим не менш, надійних доказів цієї гіпотези поки знайдено не було. Наприклад, формування алмазів в урейлітах можна пояснити не тільки високим тиском у надрах протопланети, але також перетвореннями графіту під дією ударної хвилі або хімічним осадженням з багатого вуглецем газу, що входить до складу протопланетної хмари.

Група вчених під керівництвом Фарханга Набіє (Farhang Nabiei) виявила надійні свідчення на користь протопланетного походження урейлітів, відомих під загальним ім'ям Альмагата Сітта (Almahata Sitta). Ці метеорити утворилися під час вибуху астероїда TC₃ на висоті близько 50 кілометрів від землі і впали в нубійській пустелі на півночі Судану в жовтні 2008 року. Знайдені після вибуху метеорити в основному складалися з крупнозернистих порід (олівіна і піроксена), які могли утворитися в мантії «планети-зародка», а концентрація вуглецю в них була незвично високою. Більш того, недавні спостереження показали, що урейлити Альмагата Сітта містять порівняно великі алмазні зерна, які могли утворитися тільки при високих тисках всередині протопланети, і виключили для них інші гіпотези формування.

У новій статті вчені більш детально досліджували алмази за допомогою просвічуючої електронної мікроскопії (ПЕМ), спектроскопії характеристичних втрат енергії електронами та енергодисперсійної рентгенівської спектроскопії. По-перше, нові вимірювання підтвердили припущення про те, що спочатку розміри алмазів в урейлітах досягали ста мікрометрів, хоча вони і зруйнувалися згодом при вибуху астероїда. Такі великі алмази не могли сформуватися при стисненні графіту під дією ударної хвилі або в результаті хімічної облоги з багатого вуглецем газу. По-друге, вчені виявили в алмазах безліч мінеральних включень - наприклад, зерна з сульфіду заліза, хроміту або фосфату, - які могли утворитися тільки при тисках більше двохсот тисяч атмосфер і температурах не менше тисячі градусів Цельсія.

Такі екстремальні умови могли виникнути тільки всередині «планети-зародка», хоча точно встановити її розміри не можна. Наприклад, такі умови повинні існувати біля ядра кам'янистої планети радіусом приблизно 2,5 тисяч кілометрів (як у Меркурія) або в мантії планети, розміри якої можна порівняти з розмірами Марса (радіус близько 3,5 тисяч кілометрів). Після того, як алмази та інші мінерали, з яких складаються урейлити, сформувалися, «планета-зародок» зіткнулася з іншою планетою і зруйнувалася, а її речовина частково була викинута в космос і утворила безліч астероїдів, схожих на TC₃. Інші гіпотези формування урейлітів автори статті вважають малоймовірними.

У липні минулого року американські дослідники розробили модель формування Сонячної системи, відповідно до якої зародки планет нагадували швидше величезні «грудки бруду», ніж тверді скелясті астероїди. У грудні того ж року астрономи з Чиказького університету запропонували нову гіпотезу формування Сонячної системи, покликану пояснити її незвичайний хімічний склад. Крім того, вчені з Німеччини і США показали, що найстарішою планетою Сонячної системи, швидше за все, є Юпітер, який сформувався всього на сто мільйонів років пізніше центральної зірки. Можливо, цей факт пояснює, чому в Сонячній системі немає суперземель - планет, маса яких перевищує земну в 5-10 разів.