Метеориты. Космические камни, создавшие наш мир

Большие фрагменты метеорита Альенде были помещены в химически устойчивые колбы и растворены в самых агрессивных известных кислотах: концентрированной соляной кислоте, дымящейся азотной, смертельно опасной плавиковой и пузырящейся aqua regia (называемой в России «царской водкой»), смеси концентрированных азотной и соляной кислот, знаменитой своей способностью растворять даже золото. В этих невероятно мощных растворителях вещество Альенде распалось на атомы и исчезло, как сахар в горячем чае. Минералы, пережившие 4,6 миллиарда лет истории Солнечной системы, в том числе CAI и хондры, были полностью разрушены.

Но, как это ни поразительно, некоторые минералы устояли даже перед неодолимой силой едких химических веществ.

На дне колбы осталась едва заметная щепотка бледных микроскопических кристаллов, с которыми ничего не смогла сделать мощь концентрированных кислот. Эти зернышки оказались невероятно прочными. Космохимики осторожно слили кислотный раствор из колбы. Оставшийся после этого кристаллический осадок был со всеми предосторожностями собран и помещен в масс-спектрометр, оснащенный печью. Аккуратно повышая температуру странных зерен, космохимики высвободили из них запертые там благородные газы.

Все сошлось идеально. Наноскопические зернышки из метеорита Альенде, не тронутые разъедающей все мощью кислот, и оказались источником странных изотопных смесей. В жертву исследованию пришлось принести большие куски метеорита, но поистине стоило сжечь стог сена, чтобы найти в нем эту иголку! Ведь космохимики наконец выделили ту самую загадочную космическую породу, в которой гнездились изотопные аномалии. В 1980-х кислотным травлением из семейства хондритов – включая Альенде – было изолировано еще больше аномальных зерен, и на этот раз их поместили не в масс-спектрометр, а под объектив мощного микроскопа. Размеры некоторых из таинственных зерен оказались на границе между геологическими и атомными масштабами – всего пять нанометров в поперечнике, в тысячу раз меньше красного кровяного тельца! Но, несмотря на их малость, странные зерна все же были идентифицированы – и их минералогическая природа шокировала космохимическое сообщество. Это были бриллианты. Настоящие космические алмазные кристаллы.

За следующие пять лет ученые изолировали и исследовали еще больше аномальных кристаллических частиц. Были опять получены наноалмазы, а с ними – наноскопические кристаллы графита (неалмазная форма углерода) и карбида кремния (крайне редкий минерал, обнаруживаемый почти исключительно в метеоритах). Все три вида зерен содержали экстремальные смеси изотопов каждого элемента, который был доступен измерению. Продолжая растворять один обломок метеорита за другим, исследователи наращивали запас крошечных вместилищ странных изотопов.

Почему же эти наноскопические кусочки камня так отличаются от «нормального» вещества, из которого состоит вся наша Солнечная система? Что скрывается за их вопиюще аномальным изотопным составом? Ведь в Солнечной системе ни один известный нам процесс – физический или химический – неспособен привести к изотопным аномалиям такого масштаба. В этом и кроется ответ. Да, в нашей Солнечной системе

ни один известный процесс не может привести к появлению таких аномалий изотопного состава. Эти зерна не могли кристаллизоваться внутри хорошо перемешанного протопланетного диска, на орбите вокруг молодого Солнца, вместе с CAI, хондрами и другими «нормальными» сгустками космических отложений.

Ответ неизбежен. Эти зерна кристаллизовались в других местах. Они появились близ других звезд. Это кусочки вещества других «солнечных систем», пережившие эпоху образования нашей планетной системы и попавшие нам в руки после того, как 4,6 миллиарда лет оставались внутри метеоритов. Это настоящие частицы звездной пыли.

Звездная пыль

В звездных ветрах, рвущихся с поверхности умирающих звезд, в оболочках, сбрасываемых сверхновыми, в выбросах, происходящих при столкновениях нейтронных звезд, – всюду конденсируются из газа в межзвездную пыль микроскопические частички минералов. Крошечные зерна звездной пыли, унаследовавшие от своих материнских звезд экзотические сочетания изотопов, свойственные термоядерному синтезу, медленному процессу или быстрому процессу, отправляются в долгие странствия по безграничному океану межзвездного пространства, подобно микроскопическим парусникам.

В свой черед некоторые из них в этом странствии набрели на туманность, из которой впоследствии образовалась наша Солнечная система. Множество звездных пылинок смешивалось с медленно закручивавшимися волокнами горячего газа, и еще много миллионов лет плавало в его облаках. Наконец, туманность стала сжиматься – возможно, под воздействием ударных волн, распространявшихся от близкой сверхновой, которая добавила к ней новые порции звездной пыли, – и постепенно коллапсировала в протопланетный диск. Вместе со всей туманностью в коллапсе участвовали и попавшие в нее зерна звездной пыли.