Хондры сформировались в гигантских столкновениях

При всех странностях состава хондр их происхождение, кажется, всё-таки начинает проясняться.

Алексей Федькин и Лоуренс Гроссман (Lawrence Grossman) из Чикагского университета (США) предложили новое объяснение для загадки хондр — быстро затвердевших капель расплавленных силикатов, составляющих основной компонент метеоритов хондритного типа.

Казалось бы, с момента их первого описания в 1877 году природа хондр была ясна. Но вот вопрос: что могло быстро охладить капли расплавленных силикатов в космосе, в том самом протопланетном облаке, из которого четыре с половиной миллиарда лет назад образовались и Солнечная система, и хондритные метеориты?

В этом процессе теоретически должно быть по меньшей мере два этапа: сначала вещество протопланетного диска должно охладиться, чтобы сконденсироваться и стать твёрдым, а затем нагреться — чтобы расплавиться с последующим быстрым охлаждением. Процессы эти в такой последовательности не так-то просто объяснить, особенно с учётом того, что они были характерны сразу для всего региона формирования хондр, то есть носили всесистемный характер.

Ещё хуже то, что в составе хондр часто находят оксиды железа. А они, вообще говоря, могут сформироваться только при относительно низкой температуре. Куда более низкой, чем та, при которой кремний и магний могли реагировать, образуя оливин и другие компоненты хондр. Тут и диффузия не поможет: слишком много времени понадобилось для того, чтобы добиться наблюдаемой концентрации окислов железа в хондрах.

Теория Федькина и Гроссмана, в принципе, объясняет эти довольно загадочные события. В центрах кристаллов хондр часто находят натрий. Когда оливин затвердевал в кристаллах при температуре примерно 2 000 К, бóльшая часть натрия испарялась, но какое-то количество в самом центре оставалось. Однако, по расчётам, общий объём натрия был таков, что при формировании хондр испарялось не более 10% его массы.

Но что мешало натрию испаряться? Для этого должны были сложиться условия, уверены авторы рассматриваемой работы, весьма неожиданные для ранней Солнечной системы. «Вы не можете сделать это в газопылевом облаке», — поясняет г-н Гроссман. Нечто подобное могло случиться после серии столкновений планетезималей, из которых впоследствии образовались планеты Солнечной системы.

Столкновения покрытых льдом планетезималий просто обязаны быстро разогреть их материал, а также создать среду с высоким давлением, в которой испарение того же натрия было бы существенно затруднено.

Остаётся вопрос: как в оливин попал оксид железа? Недавние работы по точной датировке хондр показали, что они на пару миллионов лет моложе других компонентов хондритов, что поддерживает теорию столкновения планетезималей как непременного условия образования таких пород. По мнению учёных, это значит, что сперва планетезимали имели достаточно времени для того, чтобы распад радиоактивных элементов в их недрах вызвал появление в их составе жидкой воды, постепенно проникавшей внутрь этих образований и окислявшей железо. Затем, при столкновении планетезималей, капельки оксида железа вылетали из окружавших их пород и улавливались хондровыми, образуя исходный материал для современных хондритных метеоритов.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Geochimica et Cosmochimica Acta.

Подготовлено по материалам Чикагского университета.