Термическое исследование метеоритов дает ключ к пониманию механизмов формирования атмосфер

В новом лабораторном исследовании начальных атмосфер каменистых планет, похожих на Землю, ученые из Калифорнийского университета в Санта-Круз нагрели образцы первозданного метеорита в высокотемпературной печи и проанализировали выделившиеся газы.

Их результаты, опубликованные в журнале Nature Astronomy, предполагают, что начальные атмосферы планет земной группы могут значительно отличаться от многих общих предположений, используемых в теоретических моделях планетных атмосфер.

Считается, что ранние атмосферы каменистых планет образуются в основном из газов, выделяемых с поверхности планеты в результате интенсивного нагрева во время аккреции планетарных строительных блоков и более поздней вулканической активности на ранних этапах развития планеты. Ученые попытались воссоздать данный процесс в небольшом масштабе.

Исследователи проанализировали три метеорита типа, известного как углеродистые хондриты CM-типа, состав которых считается репрезентативным для материала, из которого сформировались Солнце и планеты.

Источник: M. Thompson.

Образцы из трех углеродистых хондритовых метеоритов — Murchison, Jbilet Winselwan и Aguas Zarcas — были проанализированы в экспериментах по дегазации. 

Работая с материаловедами физического факультета, исследователи установили печь, подключенную к масс-спектрометру и вакуумной системе. Когда образцы метеорита были нагреты до 1200 градусов Цельсия, система проанализировала летучие газы, образовывавшихся из минералов в образце. Водяной пар был преобладающим газом со значительным количеством окиси углерода и углекислого газа, а также выделялись меньшие количества водорода и сероводорода.

Согласно имеющимся данным, модели планетных атмосфер часто предполагают солнечное изобилие, то есть состав, подобный Солнцу, и, следовательно, в нем преобладают водород и гелий. Однако, исходя из дегазации метеоритов, можно было бы ожидать, что преобладающим газом будет водяной пар, за которым следуют окись углерода и двуокись углерода. И это отлично работает для крупных планет, которые получают атмосферу от солнечной туманности, в то время как подобные Земле формируют ее исключительно из дегазации.

Исследователи сравнили свои результаты с предсказаниями моделей химического равновесия, основанных на составе метеоритов. Качественно они получили очень похожие результаты на то, что предсказывают модели химического равновесия, но есть также некоторые различия. Окончательную точку в этом вопросе помогут поставить более продолжительные и глубокие работы.