На краю Сонячної системи знайшли сліди первісної води: вона відрізняється від земної

Дослідження очолив планетолог Ліндсі Келлер із Космічного центру імені Ліндона Джонсона NASA. Команда Келлера вивчила мікроскопічні частинки пилу, походження яких пов’язують із поясом Койпера.

Пил із далекої області Сонячної системи

Пояс Койпера розташований за орбітою Нептуна, приблизно за 30 астрономічних одиниць від Сонця. Тобто відстань до нього приблизно у 30 разів більша, ніж від Землі до нашої зорі.

Досліджувати цю область надзвичайно складно через її віддаленість. Лише невелика кількість космічних апаратів змогла дістатися цієї частини Сонячної системи. Проте речовина з далеких космічних регіонів іноді потрапляє безпосередньо на Землю: щороку на нашу планету осідає приблизно 5200 тонн космічного пилу.

Серед такого матеріалу науковці знайшли 12 незвичайних частинок розміром від 10 до 30 мікрометрів. Їх зібрали у стратосфері за допомогою висотних літальних апаратів NASA.

Хімічний аналіз показав, що ці частинки містять надзвичайно багато вуглецю. Його концентрація приблизно вчетверо перевищує показники, характерні для деяких вуглецевих метеоритів.

Глинисті мінерали як слід води

Найбільший інтерес викликали не вуглецеві сполуки, а глинисті мінерали, які вдалося виявити всередині космічного пилу. Зокрема, дослідники знайшли сапоніт, серпентин та інші мінерали, утворення яких пов’язане з водою.

Такі речовини виникають унаслідок хімічної взаємодії води з гірськими породами. Їхня присутність свідчить, що в далекому минулому всередині космічних тіл, від яких відокремилися частинки пилу, існувала рідка вода.

Сьогодні пояс Койпера є надзвичайно холодною областю, де вода переважно перебуває в замерзлому стані. Проте мільярди років тому умови всередині окремих небесних тіл могли бути іншими. Науковці припускають, що джерелом тепла міг бути радіоактивний розпад речовини або енергія, що виділялася під час зіткнень космічних об’єктів. Завдяки такому нагріванню лід міг тимчасово перетворюватися на рідку воду.

Ця вода вступала в реакції з навколишніми мінералами і змінювала їхній хімічний склад. Саме сліди таких перетворень збереглися в частинках космічного пилу.

Ізотопний відбиток давньої води

Хоча сама рідка вода давно зникла, утворені за її участю мінерали зберегли частину атомів кисню з її молекул. Це дозволило дослідникам відновити особливості хімічного складу давньої води.

Кисень має кілька стабільних ізотопів, які відрізняються кількістю нейтронів в атомному ядрі. Найпоширеніший із них — кисень-16, але існують також важчі кисень-17 і кисень-18. Співвідношення цих ізотопів залежить від умов утворення речовини та її подальшої історії, тому ізотопний склад можна використовувати як своєрідний хімічний відбиток, що допомагає встановити походження космічних матеріалів.

Проаналізувавши кисень у знайдених частинках, команда Келлера виявила незвичайно високу концентрацію важких ізотопів. Це стало ключем до відновлення характеристик води, яка колись взаємодіяла з мінералами. За допомогою моделювання хімічних реакцій учені встановили, що давня вода, імовірно, також була надзвичайно збагачена важкими ізотопами кисню. Такий склад відрізняється від характеристик води, відомої за речовиною інших регіонів Сонячної системи.

Особливо показовим виявилося порівняння з вуглецевими метеоритами, які сформувалися в інших частинах ранньої Сонячної системи. Ізотопний склад води, сліди якої знайшли у пилу з поясу Койпера, суттєво відрізнявся.

На думку дослідників, це свідчить про існування за орбітами газових гігантів великого резервуара води з особливим ізотопним складом. Протягом мільярдів років він залишався значною мірою ізольованим від перемішування речовини та хімічних змін у внутрішній частині Сонячної системи.

Джерело: expert.in.ua