Учёные выяснили происхождение драгоценных металлов на Земле

Учёным давно известно, что в земной мантии содержится странное количество сидерофильных элементов (золото — один из них), которые соединяются с железом, находясь в жидкой форме. Лучшее объяснение этого феномена — падение некоего космического объекта вскоре после образования планеты. Предметом дискуссий остаётся, по сути, лишь точная хронология событий.

Образцы лунной породы, привезённые на Землю в рамках американской программы "Аполлон", породили популярную гипотезу о том, что Луна возникла в результате столкновения между Землёй и объектом размером с Марс. Энергия столкновения способствовала скорейшему формированию земного ядра, состоящего в основном из железа. Сидерофильные металлы должны были оказаться там же, в ядре, но в действительности они распространены в мантии.

Компьютерное моделирование по методу Монте-Карло, проведённое Уильямом Боттке и его коллегами из Юго-Западного исследовательского института (США), показало, что источником сидерофильных металлов в мантии стало падение небольшого количества небесных тел примерно 4,5 млрд лет назад. В роли метеоров выступали остатки процесса планетообразования. Наиболее крупный, по данным исследования, по своим размерам был сопоставим с Плутоном.

Молодая Земля не стала единственным адресатом. Примерно в то же время сидерофильные металлы были доставлены на Луну и Марс.

Поскольку Луна в сечении примерно в двадцать раз меньше Земли, можно ожидать, что она имеет в двадцать раз меньше сидерофильных элементов, если их источником и впрямь были астероиды. Но в действительности Луна содержит в тысячу раз меньше таких металлов. Это объясняется тем, что количество столкновений было небольшим.

Скептикам г-н Боттке советует взглянуть на современные остатки эпохи планетообразования, то есть астероиды и карликовые планеты астероидного типа. Самые крупные из них — Церера, Паллада и Веста с диаметром от 483 до 966 км. Все остальные намного меньше — не более 241 км. Никаких карликовых планет и астероидов промежуточных размеров не существует. "Основная масса приходится на самые крупные объекты, — отмечает г-н Боттке. — Распределение этого верхнего эшелона соответствует тому, которое требовалось для создания картины, имеющейся сейчас на Земле и Луне".

Не противоречат гипотезе и марсианские кратеры. Размеры старейших из них свидетельствуют о том, что на Красную планету обрушилась совокупность, в которой доминировали крупные объекты.

Научное сообщество, впрочем, не готово безоговорочно принять новые выкладки. Джей Мелош из Университета Пердью (США) считает гипотезу крайне спекулятивной. По его мнению, столь массивные космические глыбы сами по себе сформировали бы ядра, заключив в них золото и прочие сидерофильные металлы. Так каким же образом ядра астероидов отдали своё золото мантиям Земли и Марса? Это возможно только в случае окисления железа в ядрах, но для этого нужно большое количество кислорода, которого на юной Земле, судя по всему, не было.

Модель решает эту проблему следующим образом: астероиды пронзали Землю насквозь и выходили с другой стороны уже в сильно фрагментированном состоянии. Через некоторое время на планету обрушивался дождь обломков, и весь процесс мало чем отличался от аккреции небольших объектов.

Г-ну Мелошу всё же больше нравится считать, что золото оказалось в земной мантии по причине ещё неизвестных, но в целом вполне естественных химических процессов, а не случайных столкновений. "Концентрация данных элементов на Марсе и Земле почти совпадает, а на Луне — значительно ниже, — говорит учёный. — Модель всего лишь пытается доказать, что это дело случая. Случай и впрямь мог играть определённую роль, но совпадение Земли с Марсом свидетельствует о том, что эта роль не была главной".

Читайте Comments.ua в Google News