Фаза Q в метеоритах

Введение

Наша планета с момента своего образования и до наших дней, в течение уже около 5 млрд. лет, при движении вокруг Солнца испытывает столкновения с разными космическими телами. Тела, размеры которых заключены в пределах от 10-8 см (атом или молекула) и примерно до нескольких сотен метров, принято называть метеороидами. Когда они влетают в земную атмосферу, то из-за трения нагреваются до белого каления и плавления, оставляя за собой светящиеся следы. Согласно научной терминологии эти явления называют метеорами или болидами (в зависимости от масштаба явления), а в народе их часто называют «падающими звездами». Иногда можно наблюдать метеорный дождь — захватывающее зрелище массового или даже одновременного входа в атмосферу метеороидов, движущихся по параллельным траекториям. Если видимые пути метеоров метеорного дождя продолжить назад, то они пересекутся вблизи одной точки неба, называемой радиантом метеорного потока. В отличие от метеорного дождя, метеорным потоком называют массовое появление метеоров примерно в одной и той же области неба в течение некоторого промежутка времени (например, в течение нескольких ночей).
Актуальность темы. Метеориты были и, несмотря на интенсивное развитие космических исследований, остаются ключевым, а часто и единственным источником информации о протопланетной и ранней планетной истории Солнечной системы. И изучение любого метеорита расширяет наши знания в этом направлении.
В последние десятилетия при исследовании метеоритного вещества была получена весьма важная и обширная новая информация. Так, практически во всех известных группах хондритов обнаружены обогащенные Са и Al включения – вероятные реликты досолнечного вещества.
Цель и задачи работы. Раскрыть суть фазы Q в метеоритах
Фаза Q в метеоритах
Большинство изначально захваченных тяжелых и некоторых легких благородных газов в примитивных метеоритах находятся в неуловимом носителе, называемом "фаза Q". Известно лишь несколько его свойств: фаза Q является углеродистой, окисляемой слабокислым паром и почти безмассовой, что, возможно, указывает на место адсорбции, а не на физически отделяемое вещество. Однако физические методы позволили обогатить фазу Q в органическом веществе низкой плотности, предложив дискретный носитель. Кроме того, высокие температуры высвобождения >1000°C могут противоречить адсорбционному захвату. Недавно было обнаружено, что ~60% захваченного Xe в органе растворимого органического вещества (IOM) высвобождается при обработке органическим “набухающим агентом” пиридином C5H5N.
Основным носителем первичных тяжелых благородных газов в хондритах считается органическая фаза, известная как фаза Q, точная характеристика которой не поддается десятилетним исследованиям. Непрямые методы показали, что фаза Q может состоять из двух подфаз, одна из которых связана с сульфидом. Здесь мы приводим экспериментальные доказательства того, что благородные газы, захваченные в метеоритных сульфидах, представляют собой химически и термически обусловленные модели поведения, аналогичные Q - газам. Поэтому мы предполагаем, что фаза Q, вероятно, состоит из двух субкомпонентов: углеродистых фаз и сульфидов. Распад йода In situ на уровнях концентраций, соответствующих тем, которые были зарегистрированы для метеоритных сульфидов, может воспроизвести избыток 129xe, наблюдаемый для Q-газов по отношению к фракционированному солнечному ветру

. Мы предполагаем, что Q - несущие сульфиды образовались при высокой температуре и могли бы зафиксировать условия, которые преобладали в хондрообразующей области(областях).

Первичные благородные газы, захваченные в хондритах, концентрируются в остатках, полученных после деминерализации HF / HCl соответствующих объемных метеоритов. Большая часть тяжелых благородных газов (Ar, Kr & Xe) и небольшое количество он и Ne охотно выпущены от первоначально выпарок HF/HCl оксидацией HNO 3. Это открытие привело к оперативному определению фазы Q, окисляемого носителя первичных благородных газов (далее Q-Газы), который был найден повсеместно в различных классах хондритов. Природа фазы Q все еще обсуждается, но она, вероятно, соответствует углеродсодержащим структурам, поскольку содержание благородных газов, выделяющихся из кислых остатков при ступенчатом сжигании, коррелирует с содержанием углерода. Однако, несмотря на консенсус относительно углеродсодержащей природы фазы Q, эта фаза еще не была выделена из кислотных остатков. Тем не менее, косвенные методы позволили охарактеризовать Q - газы и выявили: (i) высокую концентрацию благородного газа, (ii) значительное фракционирование относительно солнечного состава в пользу тяжелых элементов и изотопов и iii) общая высокая температура газовыделения для всех благородных газов в диапазоне 1000-1200°C для неизмененных хондритов. Кроме того, ряд исследований показал, что фаза Q может состоять из двух субкомпонентов: Q 1, который легко растворим в HNO3 и содержит большую часть тяжелых благородных газов; и Q2, который медленно растворяется в горячем концентрированном HNO3. Было высказано предположение , что по крайней мере один из этих субкомпонентов может быть связан с сульфидами, но ни одно исследование конкретно не исследовало эту возможность. Однако недавние исследования сообщают о поразительных результатах, которые также предполагают, что сульфиды, возможно, были недооценены в качестве потенциальной поднесущей Q-газов. Троилит (FeS) из железных метеоритов хорошо воспроизводит тепловое поведение фазы Q с общей температурой выброса 1000-1200°C для всех благородных газов. Кроме того, шагнул измерения горения на хондритах CR показали, что очень мало углерода связано с Q-газами, предполагая, что фаза Q может быть не только углеродистой. Кроме того, изучение микрораспределения благородных газов в пределах обычных хондритов показало, что сульфидные покрытия, окружающие хондры, проявляют концентрации Ne и Ar на уровне Q, а также Q-подобные элементные ( 36 Ar/ 20 Ne) и изотопные ( 38 Ar/ 36 Ar) отношения. Здесь мы сообщаем результаты экспериментального исследования, в котором те же химические обработки, которые использовались для выделения фазы Q (обработка HF/HCl) и выделения Q-газов (окисление HNO 3), применялись к сульфидам железа, отделенным от железного метеорита Mundrabilla (IAB). Мы также проверяем возможность того, что сульфиды могут внести значительный вклад в 129 Xe и 131,132,134,136 эксцессов Xe, наблюдаемых для Xe-Q относительно фракционированного солнечного ветра.


Хондриты

Наиболее многочисленные каменные метеориты делятся на две большие группы: хондриты и ахондриты. Хондриты получили свое название из-за наличия в них необычных включений сферической или эллиптической формы - хондр - на более темном фоне, который называется матрицей. Хондры можно видеть на поверхности разлома метеорита, но лучше всего они заметны на полированной поверхности его распила