В поисках протовещества Земли

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

Если вы нашли ошиб­ку, пожа­луй­ста, выде­ли­те фраг­мент тек­ста и нажми­те Ctrl+Enter.

Связанные статьи

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...
 
 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: