Зерна Любопытной Мари не вписались в теорию образования Солнечной системы

Астрохимики обнаружили в богатом кальцием и алюминием включении метеорита Альенде под названием Любопытная Мари досолнечные зерна карбида кремния. По современным представлениям, такого сочетания не должно возникать, так как включения с подобным составом, предположительно, формируются при высокой температуре вблизи раннего Солнца, а досолнечные зерна не должны выживать в таких условиях, пишутавторы в журнале Nature Astronomy.

Солнце и остальная Солнечная система сформировались из протосолнечного газопылевого облака. В этом веществе присутствовали не только первичные водород и гелий, но также и более тяжелые элементы, в том числе в виде твердых крупинок — такие образования называют досолнечными зернами. Считается, что они сформировались в относительно холодных протяженных оболочках звезд на поздних этапах эволюции, а затем были выброшены и попали в район образования Солнечной системы.

Досолнечные зерна иногда встречаются в упавших на Землю метеоритах. Известно, что в них могут содержаться соединения древнее Солнечной системы. В частности, в недавно опубликованной статье говорится, что в упавшем в 1969 году в Австралии Мурчисонском метеорите было найдено древнейшее вещество на планете — ему как минимум пять миллиардов лет и оно старше не только Земли, но и Солнца.

Американские астрохимики под руководством Ольги Правдивцевой (Olga Pravdivtseva) из Университета Вашингтона в Сент-Луисе изучили другой упавший в 1969 году объект — метеорит Альенде. Оказалось, что в названном в часть Марии Кюри богатом кальцием и алюминием включении Curious Marie (Любопытная Мари) находятся досолнечные зерна из карбида кремния, хотя они должны были разрушиться во время формирования самого включения.

Согласно современным представлениям, богатые кальцием и алюминием включения (Calcium–aluminium-rich inclusion, CAI) представляют собой одни из самых ранних веществ в твердой фазе, образовавшихся уже в солнечной туманности. Считается, что они возникли недалеко от молодого Солнца при температурах порядка 1500 кельвин, а затем распространились дальше от светила в области формирования планетезималей, где стали частью астероидов и ядер планет.

Вместе с тем досолнечные зерна не должны выдерживать столь высоких температур, поэтому по доминирующему среду ученых мнению такие образования можно обнаружить лишь по краям хондр и в сформировавшейся при низкой температуре мелкозернистой основной части метеоритов — матрице. Наличие досолнечных зерен можно определить по необычному соотношению изотопов кремния и углерода, а также благородных газов, таких как криптон и неон. Это свойство досолнечных зерен обусловлено их происхождением в оболочках звезд, где на их состав продолжительное время влиял s-процесс — медленный захват нейтронов.

Ученые подвергли часть Любопытной Мари пиролизу и анализировали выделяющиеся благородные газы (ксенон, криптон, аргон и неон) вместе с их изотопными соотношениями. В результате удалось продемонстрировать наличие досолнечных зерен внутри CAI, чего не ожидается в рамках простейших вариантов существующей теории образования Солнечной системы.

Авторы пока затрудняются дать исчерпывающее объяснение находке.Известно, что частицы карбида кремния в зависимости от размера могут выдерживать относительно кратковременные нагревания до типичных температур конденсации CAI (около 1500 кельвин). Также возможно, что эти частицы были покрыты слоем более устойчивого к температуре минерала, который при этом химически инертен к горячему веществу солнечной туманности.