Метеориты. Космические камни, создавшие наш мир

Мишель-Леви заключила, что эти необыкновенные (exceptionnel) снежно-белые объекты кристаллизовались в процессе конденсации из раскаленного газа при температуре выше 1 400 °C. Они совершенно не похожи на минералы, которые мы находим в породе, кристаллизовавшейся из жидкой магмы; эти кристаллы сформировались непосредственно из газа. Газ превратился в пыль. Исследовательница случайно наткнулась на самые старые минералы в Солнечной системе: первые хлопья пыли, образовавшиеся в коллапсирующем межзвездном облаке, из которых в конечном счете и сформировались планеты, астероиды и кометы. Эти образования вслед за Мишель-Леви стали называть «кальциево-алюминиевыми вкраплениями». Возможно, это самая странная и наиболее тщательно изучаемая находка из всех, спрятанных внутри метеоритов.

Кальциево-алюминиевые вкрапления, или сокращенно CAI, образовались при нулевой силе тяжести из остывающего облака коллапсирующей газовой туманности. Кристаллизуясь из тонких газовых прядей внутри туманности, они, наверное, напоминали снежинки, возникающие в разреженном воздухе. В большинстве углистых хондритов CAI выглядят крохотными белыми пятнышками, но в Альенде они просто огромные и достигают в длину нескольких сантиметров. Здесь они тоже ясно выделяются на фоне массы значительно более темных зерен. Большую часть того, что мы узнали о самых первых днях нашей Солнечной системы, рассказали нам CAI только из одного этого метеорита.

Странности изотопов

В 1973 году группа ученых из Чикагского университета сделала удивительное открытие. Смесь изотопов кислорода в кристаллах CAI оказалась непохожей на все, что до этого было обнаружено в минералах любого другого вида, земных или внеземных. При этом свидетельством космической природы CAI является то, что в этих смесях не соблюдаются пропорции, характерные для фракционирования земных минералов: в CAI непропорционально много 160, легчайшего из изотопов кислорода. Если на Земле зачерпнуть ведро океанской воды, в ней из каждых 100 000 атомов кислорода всего примерно 240 не будут принадлежать изотопу 160, а в CAI таких атомов будет 227. Разница, казалось бы, невелика, но по изотопным стандартам она огромна. Подобные смеси изотопов кислорода на Земле не встречаются никогда. Оказывается, что почти во всех метеоритах тоже содержатся экзотические смеси изотопов кислорода – но не настолько, как у CAI.

Понадобилось почти сорок лет, чтобы осознать все значение этой особенности изотопного состава метеоритов. В 2004 году космический зонд NASA «Genesis» вернулся на Землю после трехлетнего путешествия, во время которого он занимался сбором частиц, летящих от Солнца. При приземлении космического аппарата в пустыне штата Юта случилась авария – не раскрылся парашют. Но собранные образцы первичных частиц солнечного ветра удалось все же извлечь из-под обломков. В результате одной из самых изощренных спасательных операций в истории науки доставленные на Землю сгустки солнечной атмосферы были сохранены в неповрежденном виде.

Космохимики, которые измерили изотопный состав содержавшегося в этом веществе кислорода, обнаружили, что на Солнце, материнской звезде нашей планетной системы, смесь изотопов кислорода почти идентична той, что была найдена внутри минералов в составе CAI²

. Значит, есть изотопное сродство между кислородом на Солнце и кислородом, содержащимся в CAI, то есть CAI, крошечные белые кристаллические прожилки в минералах, составляющих метеорит Альенде, унаследовали свои изотопы кислорода от места своего образования. Значит, они формировались рядом с Солнцем! Конденсируясь из волокон туманности, они проносились мимо кружащейся и бурлящей солнечной поверхности, почти задевая ее.

А после конденсации из раскаленного газа эти маленькие снежно-белые частички первичного Солнца были мощным звездным ветром отброшены назад, в зоны образования планетезималей. Там они объединились в скопления вместе с другими пылевыми частицами, по прошествии времени вошли в состав каменных астероидов, и наконец некоторые из них стали веществом планет.

Разновидности пыли

Как и другие зерна космических осадочных пород, входящие в состав углистых хондритов, CAI вкраплены в цементообразную основу, называемую «матрицей». Под сильным микроскопом матрица оказывается скоплением бесчисленных наноскопических пылевых зернышек. Почти все они гораздо мельче одной тысячной толщины человеческого волоса, но когда имеешь дело с метеоритами, да и вообще с любыми камнями, невооруженным глазом обойтись никогда не удается.