28 сентября 1969 года в удаленном районе австралийского штата Виктория упал метеорит, который по названию расположенной неподалеку деревни Мурчинсон получил название Мурчинсонского метеорита.
Свидетели наблюдали яркий след в небе незадолго до 11 утра по местному времени, который разделился на три части, после чего послышался громкий звук. Местные жители смогли обнаружить несколько фрагментов метеорита, крупнейший из которых имел массу 680 грамм, пробил крышу одного из сараев и упал на стог сена.
Всего в результате поисков удалось собрать порядка ста килограммов метеоритного вещества, образцы которого были разосланы в исследовательские центры по всему миру.
«Мурчинсонский метеорит – прекрасный источник для научного сообщества», — уверен Филипп Хек, куратор метеоритной выставки в Музее естественной истории им. Филда в Чикаго, где хранится большая часть собранных образцов. – Он содержит старейшие конденсаты в Солнечной системе, а также материалы досолнечной эпохи». Некоторые из этих материалов, образованных еще до формирования Солнечной системы и Земли, представляют собой микроскопические гранулы размером от двух до 30 микрон, возраст которых датируется 4,6-4,9 миллиардами лет.
А одна из гранул, анализу которой посвящена статья в журнале PNAS, оказалась куда древнее –
ее возраст оказался равен семи миллиардам лет, что делает ее самым древним веществом на Земле.
«Она на три миллиарда лет старше Солнца, то есть ей порядка 7-7,5 миллиардов лет, — пояснил Хек, автор исследования. Согласно современным научным представлениям, Солнце сформировалось 4,6 млрд, Земля – 4,54 млрд лет назад.
В новом исследовании удалось изучить пятьдесят частиц старше Солнечной системы, возраст сорока из них был определен. Выяснилось, что большинство, порядка 60% из них, старше Солнечной системы на 300 млн лет или меньше. И лишь 8% оказались старше Солнечной системы более, чем на миллиард лет. Эти частицы были выделены из вещества метеорита свыше тридцати лет назад и сохранены для будущих исследователей в надежде на появление новых методов датировки.
«Мы использовали другой набор химических реагентов, в том числе кислоты, чтобы разложить силикаты и все, что сформировалось в Солнечной системе и добраться до кислотостойких образцов досолнечной пыли», — пояснил Хек. Он сравнил этот метод со сжиганием стога сена в поисках иголки. Несмотря на то, что при этом методе исследования некоторая часть досолнечного материала была утрачена, он позволил выделить десятки тысяч досолнечных гранул, из них – порядка ста довольно крупных.
«Крупных» относительно, так как общая масса исследованных в работе частиц не превысила 300 нанограмм вещества. Чтобы определить его возраст, ученые измеряли содержание в нем определенных атомов, которые образовывались при бомбардировании частиц пыли космическими лучами. «Когда эти частицы летят в космическом пространстве, они подвержены галактическим космическим лучам, которые преимущественно состоят из протонов высоких энергий, — пояснил Хек. – Большая их часть прошивает частицу насквозь. Однако некоторые взаимодействуют и могут ударить в атомы частицы».
При таком столкновении атом кремния может расщепиться на атомы гелия и неона.
«Мы можем взять такую частицу и поместить ее в масс-спектрометр, нагреть ее лазером, высвободить газ и просто подсчитать число атомов неона и гелия. Изучив изотопы гелия и неона, мы можем определить, получились они за счет космических лучей или нет. А узнав, как много изотопов, полученных космическими лучами, у нас есть, мы можем вычислить возраст частицы, поскольку темпы их производства остаются достаточно постоянными во времени», — пояснил ученый.
Ранее этот метод, основанный на подсчетах определенных изотопов, был проверен на ускорителях частиц, которые доказали его надежность. «Это как поставить ведро под дождь и, измерив количество собранной воды, определить продолжительность осадков. Это работает только в том случае, если дождь был постоянным во времени, в случае космических лучей это работает», — пояснил Хек.
По словам ученых, другие методы датировки, такие как сравнительный анализ концентраций радиоактивных изотопов, в данном случае не работают. Это связано с тем, что, чем старше образец, и чем меньше вещества для исследования, тем менее точен такой метод. По мнению авторов работы, старейшая из найденных частиц могла сформироваться в период активного звездообразования порядка 7 млрд лет назад, и эти звезды наработали ту пыль, которая имеет возраст 4,9 млрд лет и была обнаружена в метеорите.