Треть цинка попала на Землю вместе с метеоритами

Углистые хондриты могли доставить на Землю до трети общего количества цинка, при том что их вклад в общее количество веществ на Земле составляет не более шести процентов. Они так же могли быть источником других элементов помимо цинка — ртути, селена, благородных газов. Статья опубликована в Icarus.

Постепенное увеличение размеров твердых тел от пыли до планетезималей привело к формированию каменных планет Солнечной системы. Материал, который остался с тех времен, — метеориты. Их химический состав отражает самые ранние процессы, которые протекали в молодой Солнечной системе. Они обладают сложной классификацией, которая включает минералогические, петрологические и химические признаки. Самым распространенный тип метеоритов — это хондриты. Они в свою очередь делятся на обыкновенные, углистые и энстатитовые хондриты. Земля по своему составу занимает промежуточное положение между обыкновенными и углистыми хондритами.

Чтобы оценить вклад каждого типа вещества в состав Земли, можно измерить соотношение изотопов. Изотопы — это разновидности атомов, у которых одинаковый атомный номер, но разные массовые числа. Большинство элементов имеют стабильные изотопы, например: углерод-12, кислород-18, медь-65, свинец-208 и многие другие.

При изменении давления, температуры или в результате деятельности живых организмов, одни изотопы вступают в реакции лучше других. Другими словами, они разделяются и по-разному накапливаются в химических соединениях. Этот процесс называется изотопное фракционирование. Например, углерод имеет два стабильных изотопа углерод-12 и углерод-13. Растения при фотосинтезе избирательно накапливают углерод-12. Если измерить отношение этих двух изотопов в растениях, то окажется, что оно выше, чем в атмосфере.

Такие измерения требуют мультиколлекторных масс-спектрометров с индуктивно-связанной плазмой и химической обработки образцов. Информацию об изотопном составе материалов используют самые разные науки: от археологии до планетологии.

К числу элементов с несколькими изотопами относится и цинк. У него их пять, поэтому теоретически существовали все предпосылки обнаружения существенных отклонений в изотопном составе обыкновенных, углистых и энстатитовых хондритов. Но до последнего времени ученым не удавалось это сделать.

Команда исследователей из Великобритании и Франции под руководством Поля Сэвиджа (Paul Savage) из Университета Париж-Сите и Сент-Эндрюсский университета впервые зарегистрировала изотопные аномалии цинка в метеоритах. Они подобрали образцы таким образом, чтобы охватить все основные группы хондритов. Всего проанализировали 11 образцов, пять из которых были углистыми, три обыкновенными и четыре энстатитовыми хондритами. Затем они сравнили полученные изотопные характеристики с изотопным составом цинка Земли. Его в свою очередь определили, исходя из анализа изотопов цинка в трех стандартных образцах базальта и одном стандартном образце дунита.

Результаты свидетельствуют, что около трети общего цинка попало на Землю с веществом подобным углистым хондритам. Это согласуется с количеством других элементов, которое могло доставить вещество сходное с углистыми хондритами — азота, углерода, благородных газов, селена, ртути, серебра и меди. Благодаря этому удалось оценить, какой вклад метеоритов в общее количество вещества на Земле. Согласно расчетам, объем такого вещества мог быть около шести процентов.

Ранее мы уже рассказывали, как изотопы магния помогли рассказать историю формирования поверхности Луны, а изотопы ксенона — химический состав архейского воздуха.

Александр Марфин