Метеориты, которые помогли сформировать Землю, могли образоваться во внешней Солнечной системе

Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что поверхностные минералы астероидов внешнего главного пояса, которые, как предполагается, являются источником строительных блоков воды и жизни на Земле, стабильны только при низких температурах. Эти астероиды образовались на далеких орбитах и ​​могут помочь объяснить состав Земли.


Считается, что Земля частично образовалась из углеродистых метеоритов, которые, как считается, произошли от астероидов внешнего главного пояса. Телескопические наблюдения за внешними астероидами главного пояса показывают общую характеристику отражения 3,1 мкм, которая предполагает, что их внешние слои содержат либо водяной лед, либо аммонизированные глины, либо и то, и другое, которые стабильны только при очень низких температурах. Интересно, что, хотя несколько линий доказательств предполагают, что углеродсодержащие метеориты произошли от таких астероидов, метеориты, обнаруженные на Земле, обычно лишены этой особенности. Таким образом, пояс астероидов ставит перед астрономами и планетологами множество вопросов.

Новое исследование, проведенное учеными из Института наук о Земле и жизни (ELSI) Токийского технологического института, предполагает, что эти астероидные материалы могли образоваться очень далеко в ранней Солнечной системе, а затем были перенесены во внутреннюю часть Солнечной системы в результате хаотических процессов перемешивания. В этом исследовании сочетание наблюдений за астероидами с помощью японского космического телескопа AKARI и теоретического моделирования химических реакций в астероидах предполагает, что поверхностные минералы, присутствующие на астероидах внешнего главного пояса, особенно глины, содержащие аммиак.


Основываясь на этих результатах, это новое исследование предполагает, что астероиды внешнего главного пояса формировались на далеких орбитах и ​​дифференцировались, образуя различные минералы в богатых водой мантиях и ядрах с преобладанием горных пород.

Чтобы понять источник расхождений в измеренных спектрах углеродистых метеоритов и астероидов, используя компьютерное моделирование, команда смоделировала химическую эволюцию нескольких вероятных примитивных смесей, предназначенных для моделирования примитивных астероидных материалов. Затем они использовали эти компьютерные модели для создания смоделированных спектров отражения для сравнения со спектрами, полученными с помощью телескопа.

Их модели показали, что для того, чтобы соответствовать спектрам астероидов, исходный материал должен содержать значительное количество воды и аммиака, относительно низкое содержание CO 2 и реагировать при температурах ниже 70℃, предполагая, что астероиды образовались намного дальше, чем их нынешнее местонахождение в ранней Солнечной системе. Напротив, отсутствие элемента диаметром 3,1 мм у метеоритов можно объяснить реакцией, возможно, более глубокой внутри астероидов, где температуры достигали более высоких значений, поэтому извлеченные метеориты могут брать пробы из более глубоких частей астероидов.


Если это правда, это исследование предполагает, что формирование Земли и ее уникальные свойства являются результатом специфических аспектов формирования Солнечной системы. Будет несколько возможностей протестировать эту модель, например, это исследование дает прогнозы того, что обнаружит анализ образцов, возвращенных Hayabusa 2. Это отдаленное происхождение астероидов, если оно верно, предсказывает, что в образцах, возвращенных Хаябусой-2, будут аммонизированные соли и минералы. Дальнейшая проверка этой модели будет обеспечена анализом возвращенных материалов миссии НАСА OSIRIS-Rex.

В этом исследовании также изучалось, должны ли физические и химические условия во внешних астероидах главного пояса образовывать наблюдаемые минералы. Предлагаемое холодное и далекое происхождение астероидов предполагает значительное сходство между астероидами и кометами и поднимает вопросы о том, как образовался каждый из этих типов тел.


Это исследование предполагает, что материалы, сформировавшие Землю, могли образоваться очень далеко в ранней Солнечной системе, а затем были привнесены во время особенно бурной ранней истории Солнечной системы. Недавние наблюдения протопланетных дисков с помощью Большой миллиметровой субмиллиметровой решетки Атакамы (ALMA) обнаружили множество кольцевых структур, которые, как полагают, являются прямыми наблюдениями за образованием планетезималей.