Источником четверти ксенона на Земле назвали кометы

Комета Чурюмова—Герасименко.

ESA/Rosetta/Navcam

Международная группа ученых пришла к выводу, что кометы могли стать источником порядка 22 процентов ксенона на Земле. Такой вывод был сделан на основе анализа изотопного состава ксенона в газовой оболочке кометы Чурюмова-Герасименко — эти данные «Розетта» собрала незадолго до окончания миссии. Это позволяет объяснить «ксеноновый парадокс» — небольшое содержание ксенона в атмосфере планеты и его обогащенность тяжелыми изотопами. Исследование опубликовано в журнале Science.

Атмосфера Земли состоит в основном из кислорода и азота. Около одного процента приходится на благородные газы — гелий, неон, аргон, криптон и ксенон. Происхождение этих газов смешанное — часть их появилась на Земле в момент возникновения из протопланетного облака (первичные газы), другая часть возникла в результате радиоактивных распадов. Благодаря разному происхождению, у первичных и радиогенных газов разный изотопный состав: если первичный аргон представлен изотопами с массой 36 и 38, то появившийся в результате распада калия-40 «вторичный» аргон имеет массовое число 40. Сейчас именно радиогенный аргон составляет основную часть атмосферного аргона (более 99 процентов). 

Модели первичной атмосферы позволяют установить ожидаемые соотношения между массами разных благородных газов. Оказывается, ксенон выбивается из этих прогнозов — его доля в земной атмосфере примерно в 20 раз меньше ожидаемой. К тому же земной ксенон не совпадает по изотопному составу с ксеноном хондритных метеоритов и солнечного ветра. Это указывает на то, что в первичной атмосфере был некий дополнительный источник ксенона, который, с учетом поправки на постепенное изменение изотопного состава, был насыщен легкими изотопами элемента. Эту загадку называют ксеноновым парадоксом. 

Авторы новой работы нашли возможный источник бедного тяжелыми изотопами ксенона — кометы. В ходе финального этапа миссии «Розетты» ученые, с помощью спектрометра ROSINA, определили изотопный состав ксенона, найденного в оболочке кометы. Оказалось, что он хорошо отвечает тому источнику газа на Земле, который и искали ученые: богатый легкими изотопами ксенона-129 и бедный изотопами ксенона-134 и ксенона-136. 

Ученые оценили, что вкладом комет можно объяснить около 22 процентов современного атмосферного ксенона. В современное содержание ксенона-129 (6,8 процента) вносит вклад и радиоактивный распад иода, но, по словам авторов, его вклад не превышает одного процента всего содержания ксенона. Это может послужить поводом для переоценки временных рамок, полученных на основе изотопного анализа соотношения ксенона-129 и иода-129.

Миссия «Розетты» и аппарата «Филы» к комете Чурюмова—Герасименко позволила человечеству впервые мягко посадить космический зонд на поверхность кометы. Благодаря этим исследованиям ученые определили детали состава газовой оболочки кометы и ее происхождения: оказалось, что 67P состоит из двух «склеившихся» между собой ядер. 30 сентября 2016 года «Розетта» совершила контролируемое столкновение с кометой. Подробнее о научных результатах миссии можно прочесть в нашем материале «Прощай, пират» и в подборке новостей на тематической странице

Владимир Королёв

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.