Подпишитесь на оповещения
от Газеты.Ru
Дополнительно подписаться
на сообщения раздела СПОРТ
Отклонить
Подписаться
Получать сообщения
раздела Спорт

Марс застрял на эмбриональной стадии

Красная планета оказалась намного древней, чем предполагалось ранее

Дмитрий Малянов 26.05.2011, 13:54
akademy.co.uk

Марс является скорее остановившимся в развитии планетным эмбрионом, чем планетой земной группы. Изотопный анализ метеоритов подтверждает, что Марс начал формироваться спустя 2–4 миллиона лет после образования Солнечной системы, то есть намного раньше, чем Венера и Земля.

Согласно предложенной еще двадцать лет назад модели, описывающей формирование планет на ранних стадиях образования Солнечной системы, внутренние планеты земной группы образовались в результате столкновений сотен так называемых планетезималей — протопланетных сгустков диаметром от одной до пяти тысяч километров, сколлапсировавших, в свою очередь, из частиц пыли вращающегося протопланетного диска.

В случае Земли такой решающей и последней большой гравитационной коллизией было столкновение с планетезималем величиной с Марс, случившееся, вероятно, в первые 60–150 млн существования Солнечной системы. Итогом столкновения стало общее приращение массы Земли и формирование Луны из обломочного материала.

В общем и целом модель хорошо справляется с описанием динамических процессов, приведших к образованию Венеры и Земли в их нынешнем виде, а в случае с нашей планетой подтверждается и опытными данными — анализом изотопного состава лунного вещества и земной коры.

Однако Марс с его относительно небольшими размерами в эту модель категорически не вписывается.

В пользу гипотезы, что Марс так и остался планетным эмбрионом, избежавшим столкновений с крупными планетезималями, свидетельствовал изотопный анализ марсианских метеоритов — древнего осколочного материала, выбитого с поверхности Марса в результате столкновений с астероидами или же сумевшего преодолеть слабую марсианскую гравитацию в ходе сильных вулканических извержений и в конечном итоге оказавшегося на Земле.

Метод, позволяющий оценить возраст этих обломков и, таким образом, возраст марсианской мантии, основывается на тех же принципах изотопного анализа, что и метод датировки ископаемого биологического материала, применяемый палеонтологами. Только вместо относительно короткоживущих изотопов С14 в случае радиоуглеродной датировки планетологи вычисляют возраст марсианских метеоритов с помощью намного более долгоживущего изотопа вольфрама W182 — продукта распада изотопа гафния Hf182.

Период полураспада Hf182 составляет 50 млн лет — параметр, вполне достаточный для выстраивания хронологии событий, происходивших на ранних стадиях образования планет.

Однако для точной, в пределах хотя бы 2–3 млн лет, датировки марсианского вещества необходимо знать не только количественное содержание W182 в метеоритах, но и пропорцию гафния и вольфрама в марсианской мантии (примерно так же как и при построении хронологической шкалы радиоуглеродным методом нужно знать не только количество С14, оставшееся в анализируемых образцах, но и соотношение между С14 и стабильным углеродом в атмосфере Земли).

Гафний и вольфрам по разному ведут себя внутри крупных планетезималей со сформировавшимся мантией и ядром: вольфрам опускается к железному ядру планетезималя, гафний, напротив, остается в мантии. Химические свойства их изотопов те же, что и стабильных гафния и вольфрама. Поэтому, если планетезималь Марса образовался раньше, в его мантии должно быть и больше W182, поскольку в мантии более молодого планетезималя содержалось больше еще не распавшихся изотопов гафния.

Аномально высокое содержание W182 в марсианских метеоритах указывало, что Марс сформировался раньше Земли и, возможно, Венеры на десятки миллионов лет.

Однако незнание пропорции вольфрама и гафния в марсианской мантии привело к большим расхождениям в датировках марсианских метеоритов.

Обойти этот дефект в расчетах удалось планетологам Николасу Дофасу из Университеа Чикаго и Эли Пурманду из Школы морских и атмосферных исследований при Университете Майами — соавторов статьи, опубликованной на этой неделе в Nature.

Сопоставив данные по изотопному составу 20 марсианских метеоритов и 20 хондритов — каменных метеоритов, образовавшихся непосредственно из протопланетного облака, им удалось установить корреляцию между содержанием гафния и тория в хондритах, и вольфрама и тория в марсианских метеоритах. Поскольку именно хондриты были тем самым строительным веществом, из которого формировались планетезимали, методом пересчета удалось более точно установить пропорциональное содержание гафния и вольфрама в марсианской мантии.

Так, если предыдущие оценки пропорции колебались в диапазоне от 2,6 до 5, то благодаря новой методике пропорциональное соотношение гафния и вольфрама удалось установить на уровне 3,51 с точностью плюс-минус 0,45. Это, в свою очередь, позволило более точно вычислить и возраст Марса. К удивлению планетологов,

Марс оказался намного старее, чем даже предполагалось ранее: как планетезималь он сформировался спустя 2–4 млн лет после образования Солнечной системы, то есть еще до того, как рассеялось газовое протооблако, внутри которого формировалось Солнце, и скомковались первые планетные эмбрионы диаметром 100 км.

Каким образом столь быстро сформировавшемуся марсианскому планетезималю удалось избежать дальнейших столкновений с представителями формирующейся протопланетной популяции, сама по себе новая датировка не объясняет. Однако это корректирует наши представления о Красной планете, символизирующей скорее уже не бога войны, и даже не воинственного карлика, а планетный эмбрион, остановившийся в своем развитии.

«Считалось, что в Солнечной системе уже не осталось крупных планетных эмбрионов, из которых сформировалась наша Земля. Однако, изучая Марс, мы такой эмбрион открыли», — резюмируют в пресс-релизе Nature авторы статьи.