Неожиданный минерал в зерне Рюгу меняет понимание примитивных астероидов

Фото из открытых источников

Нетронутые образцы с астероида Рюгу, возвращенные миссией Хаябуса-2 в декабре 2020 года, сыграли жизненно важную роль в улучшении понимания примитивных астероидов и формирования Солнечной системы. Астероид типа С Рюгу состоит из пород, похожих на метеориты, называемых хондритами CI, которые содержат относительно большое количество углерода и в прошлом подверглись обширным водным изменениям.

Исследовательская группа из Хиросимского университета обнаружила наличие минерала джерфишерита, калийсодержащего железо-никелевого сульфида, в зерне Рюгу. Присутствие этого минерала совершенно неожиданно, поскольку джерфишерит не образуется в условиях, которым, как полагают, подвергался Рюгу в течение своего существования. Результаты исследования опубликованы в журнале Meteoritics & Planetary Science.

«Джерфишерит — это минерал, который обычно образуется в очень восстановительных средах, например, в энстатитовых хондритах, и никогда не встречался в хондритах CI или других зернах Рюгу», — говорит соавтор исследования Масааки Мияхара. «Его появление подобно обнаружению тропического семени во льдах Арктики — это указывает либо на неожиданную локальную среду, либо на дальний перенос в ранней Солнечной системе».

Команда Мияхары проводила эксперименты, чтобы понять влияние земного выветривания на зерна Рюгу. Наблюдая за зернами с помощью полевой эмиссионной просвечивающей электронной микроскопии (FE-TEM) на предмет влияния выветривания, они обнаружили джерфишерит в зерне номер 15 пластины образца C0105-042.

«Обнаружение джерфишерита в зерне Рюгу предполагает, что материалы с очень разной историей формирования могли смешаться на ранних этапах эволюции Солнечной системы или что Рюгу находился в локальных, химически неоднородных условиях, которые ранее не распознавались. Это открытие ставит под сомнение представление о том, что Рюгу имеет однородный состав, и открывает новые вопросы о сложности примитивных астероидов», — поясняет Мияхара.

Рюгу является частью более крупного родительского тела, которое образовалось между 1,8 и 2,9 миллионами лет после начала солнечной системы. Считается, что это родительское тело возникло во внешней области солнечной системы, где вода и углекислый газ существовали в форме льда.

Внутри родительского тела тепло, вырабатываемое распадом радиоактивных элементов, привело к таянию льда примерно через 3 миллиона лет после его образования. Температура во время этого процесса, по оценкам, оставалась ниже примерно 50°C.

Напротив, считается, что родительские тела энстатитовых хондритов, которые, как известно, содержат джерфишерит, образовались во внутренней области Солнечной системы. Термодинамические расчеты показывают, что джерфишерит в энстатитовых хондритах образовался непосредственно из высокотемпературного газа.

Кроме того, эксперименты по гидротермальному синтезу показали, что джерфишерит может также образовываться в результате реакций между калийсодержащими жидкостями и сульфидами железа и никеля при температурах выше 350°C.

Это привело к тому, что группа выдвинула две гипотезы относительно его присутствия в зерне Рюгу: либо он попал из другого источника во время формирования родительского тела Рюгу; либо он образовался изнутри, когда температура Рюгу поднялась выше 350 °C.

Предварительные данные указывают на то, что гипотеза внутреннего формирования более вероятна. Следующими шагами будут изотопные исследования этого и других зерен Рюгу, чтобы определить их происхождение.

«В конечном итоге наша цель — реконструировать ранние процессы смешивания и термическую историю, которые сформировали такие малые тела, как Рюгу, тем самым улучшив наше понимание формирования планет и переноса материалов в ранней Солнечной системе», — заключает Мияхара.