FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь 2019
176 городов
September – November 2019
312 cities
11-13 октября 2019
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
ноябрь-декабрь 2018
МВДЦ «Сибирь»,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»
21-22 сентября 2018 года
ВКК "Белэкспоцентр"
9-10 ноября 2018 года
Мурманский областной Дворец Культуры
21-22 сентября 2019 года
22-23 октября 2019 года
29-30 ноября 2019 года
7-8 сентября 2019 года
27-29 сентября 2019 года
4-5 октября 2019 года
10-12 октября 2019 года

Геохимик из МГУ определил окислительную обстановку внутри астероидов

Аспирант геологического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова в составе международного коллектива определил окислительную обстановку и ее изменения внутри астероидов от ядра к поверхности. Это помогло авторам лучше понять, как происходило формирование планет. Статья была опубликована в журнале Meteoritics and Planetary Science.

Астероиды сформировались на ранних стадиях развития Солнечной системы путем аккреции. Аккреция — это приращение массы небесного тела путем присоединения к нему материала, который притягивается к телу под действием гравитации. При достижении достаточной массы температура и давление в центре астероидов повышались, что приводило к формированию протопланеты — «зародыша» планеты. Дальнейшая аккреция таких небесных тел приводила к образованию планет. Но этот процесс проходил до конца далеко не всегда: на данный момент в Солнечной системе известно свыше 700 тысяч астероидов. Некоторые из них до недавнего времени называли малыми планетами.

Процессы, которые происходили с нашей планетой на стадии формирования, можно изучать благодаря метеоритам (астероиды, орбита которых пересеклась с земной), процесс развития которых как планет прекратился. На Земле же след этих превращений давно стерся. Около 87% находок всех метеоритов относится к классу обыкновенных хондритов, которые состоят преимущественно из сферических образований, хондр, состоящих из силикатов кремния (Si), железа (Fe), алюминия (Al), магния (Mg) и марганца (Mn). Образцы метеоритов именно этой подгруппы, которые были предоставлены Музеем внеземного вещества лаборатории метеоритики ГЕОХИ РАН, и изучали геологи.

В центре тел обыкновенных хондритов вещество находится в окисленном состоянии. На Земле это было бы неудивительно из-за высокой концентрации кислорода в атмосфере, но в космосе, где царит вакуум, такое положение вещей вызывает вопросы. Согласно распространенной модели, окисленное состояние вещества обязано содержащейся в метеоритах воде, которая выделяется при повышении температуры в центре тела. У поверхности температура ниже, и, соответственно, вещество окислено в меньшей степени. Другие ученые, чтобы построить эту модель, исследовали химический состав основных минералов метеоритов и, исходя из этих данных, провели термодинамический расчет давления кислорода. Недостаток метода заключается в том, что такие расчеты являются косвенными и не могут учитывать все факторы, влияющие на процесс окисления.

«Мы провели прямое измерение парциального давления (давление отдельно взятого компонента газовой смеси) кислорода в серии метеоритов. Оказалось, что большое влияние на давление кислорода оказывают вариации исходного состава астероидного тела, то есть его негомогенность, а также сложное строение, обусловленное формированием трещин при столкновении с другими телами и их аккрецией», — рассказал один из авторов статьи, Валентин Осадчий, аспирант кафедры геохимии геологического факультета МГУ.

Изученные хондриты принадлежали к разным химическим группам и были метаморфизованы (изменены под действием температуры и давления) в различной степени.

Прямые измерения парциального давления кислорода в обыкновенных хондритах ученым удалось провести при помощи метода ЭДС (электродвижущих сил) с твердым электролитом. При проведении измерения ученые берут две системы, в одной из которых давление исследуемого вещества, в данном случае кислорода, известно.

В этой работе ученые использовали атмосферу Земли как систему сравнения, так как парциальное давление кислорода в ней известно. Относительно этого давления авторы измеряли давление во втором сосуде — в ампуле с электролитом, где находился образец метеоритного вещества, основными минералами которого являются самородное железо, оливин и пироксен. Минералы оливин и пироксен содержат магний в переменных количествах — они представляют собой так называемые твердые растворы переменного химического состава. В зависимости от количества магния меняется парциальное давление кислорода.

Измерение происходит следующим образом: два сосуда, содержащих кислород, разделены веществом, которое называется электролит. Его действие подобно мембране: если давление кислорода с одной стороны больше, чем с другой, то кислород пытаться перейти через эту мембрану. Это может произойти только если молекула О2 превратится в два иона О2-. Только эти ионы и пропускает мембрана. В это время через провод, который соединяет два сосуда, перейдет электрон. Если к этому проводу будет подключен вольтметр, мы будем знать ЭДС процесса, то, насколько сильно электроны «хотят» бежать из одного сосуда в другой. Эта величина напрямую связана с тем, насколько давление в одном сосуде больше, чем в другом.

«До нашей работы все исследователи смотрели на состав минерала, делали большое количество измерений, усредняли их, потом по составу записывали химическую реакцию и получали давление кислорода в системе. Это было несколько проблематично, потому что в этих минералах, помимо магния, есть другие примеси. Чтобы правильно произвести все расчеты, надо знать очень большой объем термодинамических данных, которых на настоящий момент нет. Ключевое отличие нашей работы в том, что мы напрямую измеряем парциальное давление кислорода, то есть нам неважен реальный состав внутри метеорита, и мы знаем, какое давление кислорода было в момент прекращения всех процессов в метеорите», — объяснил ученый.

Ученые выяснили, что состав вещества был почти однороден, что не соответствовало многим выдвинутым теориям. Так, по разбросу парциального давления кислорода ученые поняли, насколько гомогенным было вещество на стадии аккреции.

«Мы сделали вывод, что если окисление и было, то оно было незначительным, то есть мы можем судить о количестве воды, которое было в этих телах. Сделать какой-то глобальный вывод о возникновении Земли, конечно, не получится, это довольно узкая работа, но тем не менее она лучше позволяет понять, в каких условиях происходило формирование планет. По разбросу парциального давления кислорода можно понять, насколько однородным (гомогенным) было вещество на стадии аккреции. По нашим данным, состав вещества астероидов и протопланет был достаточно однороден, хотя были версии, что вещество было достаточно сильно негомогенным», — заключил Валентин Осадчий.Работа проходила в сотрудничестве с учеными из Института экспериментальной минералогии РАН и Университета штата Пенсильвания, США.

 

Фото: Эскиз кислородной ЭДС-ячейки. Источник: Валентин Осадчий

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Новости в фейсбук

Случайные статьи

Российские химики создали наночернила для печати цветных голограмм

Российские ученые смоделировали марсианскую зиму

Криобанка и Бозон Х

Зетон (Z-он - мой хомяк) начал терять в весе и по массе

Суше не бывает

Пустыня Атакама считается самой сухой пустыней Земли. Атакама находится в Южной Америке на севере Чили и граничит на западе с Тихим океаном, на севере — с Перу и на востоке — с Боливией и Аргентиной.

В МИФИ ищут новые подходы к созданию батарейки, работающей 100 лет