Ископаемый лед, обнаруженный в метеорите, является первым прямым свидетельством наличия льда в астероидах.
Сканирование с высоким разрешением метеорита возрастом 4,6 миллиарда лет выявило «окаменелый» лед. Это первое прямое свидетельство того, что ранние астероиды включали замороженную воду в свою матрицу, когда они формировались.
На это намекают наблюдаемые изменения в минералах, из которых состоят астероиды, вызванные этой водой — изменения, известные как водные изменения.Но как эта вода распределялась по астероидам и когда этот лед растаял, до конца не выяснено.
Глядя на тонкую структуру, сохранившуюся в метеоритах от астероидов, которые образовались во время рождения нашей Солнечной системы, исследователи смогли увидеть микроскопические карманы, которые остались после таяния льда, который они когда-то содержали. Эти крошечные отверстия известны как ископаемый лед.
Вместе с коллегами из Японии доктор Эпифанио Ваккаро, куратор отдела петрологии музея, обнаружил этот ископаемый лед в метеорите под названием Acfer 094.
«Я изучал матрицу примитивных метеоритов, материал, который скрепляет структуру», — объясняет Эпифанио. «Упомянутый метеорит датируется примерно 4,6 миллиардами лет назад, когда зародилось Солнце и сформировалась наша Солнечная система.
«Поэтому считается, что матрица этих метеоритов является исходным материалом, из которого сформировались все планеты».
Эпифанио и его коллеги задокументировали первое прямое свидетельство наличия льда в структуре метеоритов и, соответственно, астероидов, из которых они произошли.
Оглядываясь назад на рождение Солнечной системы
Звезда, которую мы называем Солнцем, образовалась посреди клубящегося облака межзвездной пыли и газа.
Когда эта маленькая звезда ожила, она начала притягивать к себе газ и элементы, плавающие вокруг нее. Этот процесс сплющил облако вокруг новообразованного Солнца, создав так называемый планетарный диск, состоящий из множества различных материалов, включая железо, силикаты, водород и лед.
Когда эта пыль вздымалась вокруг звезды в центре, она начала сливаться. Кусочки пыли начали слипаться, объединяя различные элементы и материалы, по мере того как все больше и больше этих частиц начинали связываться.
Это включало лед, который плыл за так называемой снежной линией. Это точка на планетарном диске, за пределами которой может существовать твердый водяной лед, потому что, если бы он был ближе, он был бы расплавлен теплом развивающейся звезды.
«Это исходный материал, из которого произошли все планеты, включая Землю», — объясняет Эпифанио.
Некоторые из этих новообразованных шаров пыли и льда спрессовались в камень и остались маленькими, превратившись в астероиды. Но некоторые из этих образований продолжали собирать обломки и материал, увеличиваясь в размерах.
При этом центр каменистых протопланет начал нагреваться, запустив процесс, известный как дифференциация. Поскольку тепло расплавляло металлы в матрице, это заставляло эти более тяжелые элементы опускаться к центру, создавая ядро планеты. В то же время более легкие силикаты двигались наружу, образуя мантию и кору.
Эпифанио добавляет: «Поэтому, когда это происходит, весь исходный материал, который у нас был в протопланетном диске, исчезает, поскольку он прошел через процесс плавления и перекристаллизации», что ограничивает то, что мы можем узнать, изучая горные породы Земли.
«Это означает, что если мы хотим понять, на что была похожа пыль во время формирования Солнечной системы, нам нужно вернуться и взять часть материала, который не прошел этот процесс дифференциации.
«В некоторых метеоритах у нас сохранился исходный материал».
Ископаемый лед
В 1990 году в Алжир упал небольшой метеорит весом всего 82 грамма. Официально названный Acfer 094, этот метеорит был частью более крупного астероида, сформировавшегося в первые дни существования Солнечной системы.
Первичные метеориты, такие как Acfer 094, изучались и раньше, но матричная форма, в которой они образовались, часто упускалась из виду.
«Сама матрица представляет собой очень мелкозернистый материал, который скрепляет все в метеорите», — объясняет Эпифанио. «Из-за того, что она настолько мелкозернистая, это означает, что в прошлом матрицу было очень трудно изучать, поскольку у нас не было сложных машин, чтобы действительно изучить ее должным образом».
«Теперь, однако, у нас есть микроскопы с более высоким пространственным разрешением, поэтому мы можем смотреть и видеть эти кусочки более четко».
Исследователи заметили, что матрица не была однородной. Это показало, что некоторые участки метеорита были невероятно пористыми. Когда они удалили крошечные участки матрицы размером не больше головки булавки и использовали мощную компьютерную томографию, они обнаружили нечто экстраординарное.
«Эта пористость была обеспечена льдом, который растаял и оставил отверстия», — говорит Эпифанио.
«Основываясь на этом обнаружении астероидного льда, мы создали модель, которая рассказывает нам, как рос астероид и как формировались планеты. Мы полагаем, что пушистые частицы льда и пыли объединились в более крупные тела за пределами снеговой линии, а затем мигрировали вглубь. Когда они это сделали, лед начал таять, оставив на своем месте окаменелости».
Более продвинутые технологии позволяют исследователям оглянуться назад и пересмотреть предыдущие образцы. Хотя Эпифанио изучил другие метеориты и не смог найти никаких других свидетельств наличия ископаемого льда, он считает, что Acfer 094 не будет единственным метеоритом, содержащим его.
Понимание того, как возникли эти примитивные астероиды, помогает нам понять, откуда пришли мы сами.
«Они состоят из очень похожего вещества, из которого состоит наша планета, — объясняет Эпифанио. «Значит, изучение этих метеоритов помогает нам понять Землю».
