Традиционно считается, что прото-Земля сформировалась из вещества, ныне представленного примитивными каменными метеоритами хондритового класса, а Луна образовалась при столкновении прото-Земли с крупным объектом, размером с Марс. Однако появились новые данные, ставящие под сомнение эту общепринятую теорию.
Данные связаны с изотопами неодима.
Изотоп 142Nd является продуктом распада некогда исчезнувшего радиоактивного изотопа 146Sm, который характеризуется периодом полураспада 100 млн. лет. Другой распространенный изотоп 143Nd образуется при радиоактивном распаде 147Sm, имеющего на три порядка более длительный период полураспада. Изучение вариаций отношения этих двух изотопов неодима позволяет судить о самой ранней истории развития Земли и других планет внутренней части Солнечной системы.
Исходя из традиционных представлений, логично предположить, что и Земля и Луна должны характеризоваться первичными хондритовыми Sm/Nd отношениями, о которых можно судить по измеренным вариациям 142Nd/143Nd. Ранние работы 80-х годов прошлого столетия, которые использовали несовершенные по нынешним временам масс-спектрометры, подтверждали такое предположение. Однако исследования на более совершенном оборудовании ученых из Высшей нормальной школы в Лионе (Франция), результаты которых были опубликованы в 2003 г. в журнале Earth and Planetary Science Letters, а также последующие работы этих и других авторов показали, что это не так. И Земля, и Луна характеризуются более высокими Sm/Nd отношениями в сравнении с хондритами. Хронологически это было сперва установлено для Земных пород, что привело к появлению различных гипотез. К примеру, было предположено, что протокора Земли с фракционированными Sm/Nd отношениями, образовавшаяся на стадии магматического океана менее 30 млн. лет с момента образования Солнечной системы, погрузилась (субдуцировала) и захоронилась в глубоких частях мантии Земли на самых ранних этапах ее эволюции и с тех пор не была доступна для непосредственного изучения. Или фракционирование земной мантии было неполным, и где-то в ее глубоких частях, возможно на границе между ядром и мантией, существует резервуар, позволяющий состыковать земной и хондритовый балансы по Sm-Nd изотопной систематике.
Более простым и прямым вариантом, конечно, было бы предположить нехондритовый состав прото-Земли. Однако это противоречит годами выпестовываемой парадигме об ее хондритовом составе, имеющей под собой, надо сказать, весьма серьезные основания. В связи с этим особый интерес представляет статья франко-британского альянса [1], опубликованная в последнем номере журнала Nature. В ней подтверждено, что марсианские метеориты также характеризуются аномальными (в сравнении с хондритами) 142Nd/143Nd отношениями. Анализ совокупности данных приводит к наиболее правдоподобному объяснению, что Земля, Луна и Марс формировались из вещества, имевшего Sm/Nd отношения на 5% выше, чем в хондритах. Вариации 142Nd/143Nd в земных, лунных и марсианских породах связаны не с эволюцией этих планет после их формирования, а с химическим фракционированием в протопланетном диске. Учитывая необычайную важность этого утверждения, в ближайшее время можно ожидать всплеск публикаций на эту тему, и мы увидим, вбит ли последний гвоздь в крышку гроба хондритовой парадигмы.
А что же в России? Интересно, что к выводу о нехондритовом составе Земли пришел Юрий Костицин из ГЕОХИ РАН уже при работе над диссертацией на соискание степени доктора геолого-минералогических наук, которую он успешно защитил в 2002 г. Естественно, он не мог знать о более поздних работах, процитированных выше, и основывался на изотопной систематике 147Sm – 143Nd в современных вулканических породах. Свои выводы он докладывал на тематических российских конференциях в 2003 г. , а полноразмерная статья вышла в журнале «Петрология» в 2004 г. К сожалению, эта работа оказалась практически не замеченной за рубежом.
Алексей Иванов
1. Caro G., Bourdon B., Halliday A.N., Quitte G. Super chondritic Sm/Nd ratios in Mars, the Earth and the Moon. Nature, 2008, v. 452, p. 336-339. doi:10.1038/nature06760
Загрузка...