Вчені, які вивчають історію формування Землі, безперервно шукають будь-які свідчення подій, що відбувалися в минулому. Ними можуть бути, наприклад, найменші відмінності ізотопного складу порід і газових оболонок різних планет, а також інших небесних тіл. У новому дослідженні таким «доказом» став благородний газ криптон — найбільш достовірним поясненням співвідношення його ізотопів у земних надрах, що спостерігається, може бути лише бомбардування нашої планети великими тілами, що прилетіли із зовнішніх регіонів Сонячної системи близько 4,5 мільярда років тому.
Наукова робота з новими даними з ізотопного складу криптону, що міститься в магмі Землі опублікована у журналі Nature. Її підготували співробітники Каліфорнійського університету в Дейвісі за участю колег з Океанографічного інституту Вудс-Хоул та Університету штату Орегон. Колектив авторів статті очолювала Сандін Перон (Sandrine Pеron), яка зараз працює у Швейцарській вищій технічній школі Цюріха (ETH Zurich), а це дослідження стало кульмінацією її постдокторантури в США під керівництвом професора Суджоя Мукхопадхьяя (Sujoy Mukhopadhyay).
Саме праці наставника Перон дозволили провести необхідні для здійснення відкриття виміри. У лабораторії Мукхопадхьяя раніше було розроблено метод визначення ізотопного складу надмалих концентрацій благородних газів, що у складі мінералів. За допомогою барокамери зі зразків лави вчені вилучили суміш давніх газів, виділили з них лише благородні, а потім відокремили криптон від аргону та ксенону. Отриманий практично чистий криптон вже можна було піддавати спектральному аналізу, щоб виявити шукане співвідношення ізотопів Kr-78 і Kr-80.
Зібрані командою Перон зразки — дуже давні, їм понад 4,4 мільярда років. Гази, присутні на Землі у період її формування виявилися буквально замкнені в розплавлених породах. Згодом такі “капсули часу” опустилися дуже глибоко в надра. Єдині місця, де їх можна отримати — вулканічні гарячі точки на Галапагосах та в Ісландії. Саме на поверхню планети виливається лава, яку несе потужним потоком в мантії практично від зовнішніх кордонів земного ядра. Коли розплав твердне, частина газів не встигає випаруватися і виявляється замкнена в мікроскопічних бульбашках серед склоподібної матриці вулканічної породи.
Кожна така пляшечка містить дуже незначні кількості криптону: лічені сотні мільйонів атомів. Саме тому для визначення ізотопного складу цього газу в стародавніх породах знадобилася непроста методика «очищення та збагачення» зразка. На всіх етапах процесу чи не головною складністю для дослідників було уникнення забруднення зразків повітрям. Від моменту забору проб до відправлення очищеного древнього криптона в спектрометр. Тільки в такий спосіб вчені могли впевнено порівнювати ізотопний склад нинішньої атмосфери та стародавніх газових сумішей. Непросту вимогу вдалося виконати, і це дозволило дослідникам зробити цікаві висновки.
- Гени, що захищають від алкоголізму, підвищили ймовірність раку та інших хвороб
- Куріння пригнічує імунну систему через роки після припинення
- Вчені з’ясували, як форма вух впливає на слух
Результати аналізів показують, що у стародавніх породах і сьогоднішньому атмосферному повітрі співвідношення ізотопів Kr-78 та Kr-80 разюче відрізняється. Причому зразки газів з лави майже ідентичні тим, що виявлені в багатих на вуглецю метеоритах із зовнішніх меж Сонячної системи. Це означає, що Земля вже на ранніх етапах свого формування отримувала неабияку кількість летких хімічних елементів та сполук шляхом бомбардування подібними небесними тілами.
Такий висновок суперечить домінуючій гіпотезі походження летючих елементів на нашій планеті. У наукових колах найбільш обґрунтованою вважається версія, згідно з якою більшу їх частину Земля отримала після утворення Місяця внаслідок колосальної імпактної події (зіткнення з Тейєю).
Більш того, результати роботи Перон з колегами наводять на ще цікавіші висновки. Джерел летючих елементів і з’єднань Землі точно було кілька, щонайменше три-чотири. Добре доведено, що наша планета неон отримала від Сонця. Природно, метеорити різних класів за останні 4,4 мільярда років принесли їх теж чимало. Імовірне зіткнення, що утворило Місяць чотири з половиною мільярди років тому, мало забрати багато легких компонентів земної хімії. Отже, після нього щось повернуло життєво необхідну нам матерію назад. А ось чому Kr-86 у мантії дещо менше у порівнянні з іншими ізотопами, ніж у метеоритах із меж Сонячної системи — поки що неясно. Можливо, було (або є) якесь ще джерело легких «сортів» цього благородного газу, якого ми поки що не знайшли.
Натхнення: naked-science.ru