дительское тело этого метеорита - образовался во внешней зоне пояса астероидов ~4.56 млрд. лет назад (Иванов, 2004). В ходе его перемещения в газопылевом протопланетном облаке в радиальном направлении были захвачены класты разных типов и различного происхождения. Последующий гравитационный переход астероида на орбиту вокруг прото-Марса, окруженного газопылевым облаком, привел к интенсивному водному изменению вещества этого родительского тела и превращению его в спутник Марса - Фобос. Во время пребывания Фобоса на околомарсианской орбите на его поверхность выпадали фрагменты пород Марса, выбитые при метеоритной бомбардировке этой планеты. Есть все основания рассматривать метеорит Kaidun как фрагмент захороненного вещества Фобоса, выброшенный при ударе о поверхность достаточно большого метеорита. В случае справедливости этой гипотезы происхождения метеорита Kaidun открываются существенные перспективы в исследовании как Фобоса, так и Марса. Действительно, предварительное исследование вещества Фобоса еще до планируемых экспериментов по доставке грунта с помощью автоматической межпланетной станции позволит прогнозировать свойств этого вещества, что имеет большое значение для успешного осуществления полетного эксперимента. Другим перспективным направлением исследования вещества метеорита является идентификация и изучение марсианских фрагментов, поступивших на Фобос за длительное время его существования на марсианской орбите. Эти исследования, несомненно, в большой степени расширят наши знания о марсианских породах и процессах их формирования.
Цель настоящей работы состояла в изучении элементных и изотопных характеристик благородных газов, по которым можно было бы сделать выводы о космохимической истории уникального метеорита Kaidun и о возможной связи его происхождения со спутником Марса Фобосом.
МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА И ИССЛЕДОВАННЫЕ ОБРАЗЦЫ
Для исследования элементных и изотопных соотношений благородных газов использована техника прецизионного высокочувствительного масс-спектрометрического анализа в статическом вакуумном режиме (Шуколюков и др., 2002, 2004, 2006).
Объектом исследования было вещество метеорита Kaidun двух типов. Первый из них представлен веществом энстатитового хондрита EL3 массой 96.29 мг. В ранних публикациях (напр., Иванов и др., 1986) этот тип вещества обозначался как Kaidun IV. Из части крупного фрагмента
дроблением до фракции менее 0.5 мм была приготовлена проба, аликвоты которой использовались для изучения, помимо благородных газов, также химического состава и ряда физических характеристик вещества. Петрографо-минералоги-ческие исследования проводились на шлифах, изготовленных из части фрагмента. Фрагмент обладает хорошо выраженной хондритовой структурой. Главными минералами фрагмента являются эн-статит, как ромбический, так и моноклинный, и Fe,Ni-металл, в качестве второстепенных и акцессорных присутствуют оливин, кислый плагиоклаз, диопсид, ферромагнезиальное стекло, SiO2-фаза, троилит, ферроалабандин, шрейбер-зит. Детальная структурно-минералогическая и химическая характеристика вещества приведена в статье (Иванов и др.,1986).
Отнесение вещества к группе EL-xондритов базируется на его валовом составе, присутствии типоморфного минерала этой группы ферроала-бандина и относительно низком содержании Si (0.6 мас. %) в металлическом железе. Низкий петрологический тип вещества устанавливается на основании присутствия двух модификаций энста-тита, ферромагнезиального стекла переменного состава и оливина совместно с кремнеземом, а также структуры вещества. Можно отметить, что это был первый случай обнаружения вещества типа EL3.
Второй исследованный образец массой 94.34 мг представляет собой вещество, близкое углистому хондриту CR-типа, ранее обозначавшееся как Kaidun I. Вещество этого типа было отобрано из многочисленных фрагментов размером 3-10 мм по литологическим признакам и гомогенизировано дроблением до фракции менее 0.5 мм. Аликвоты пробы использовались подобно описанной выше пробе EL3-xондрита. Часть отобранных фрагментов использовалась для изготовления шлифов, которые изучались методами оптической и сканирующей электронной микроскопии. Вещество имеет типичную для углистых хондритов минеральную ассоциацию. Матрица, слагающая около 70% вещества, состоит из филлосиликатов, углеродистого вещества, оксисульфидов, карбонатов, магнетита и гидроокислов железа. Высокотемпературные включения представлены преимущественно низкокальциевым пироксеном и оливином, второстепенные и акцессорные - Fe,Ni-ме-таллом, троилитом, пентландитом, основным плагиоклазом и фосфатом кальция. Для размеров хондр характерна значительная дисперсия: их диаметр колеблется от 0.3 до 10 мм. Принадлежность вещества метеорита к углистым хондритам 2-го петрологического типа базируется на минералогических и химических характеристиках (Иванов и др., 1986), а близость его к CR-xондри-там устанавливается по изотопным характеристикам, в первую очередь по изотопному составу
Таблица 1. Концентрация и изотопный состав гелия и неона в метеорите Кш^п
T, °C 4Не, см3/г х 10-8 3Не, см3/г х 10-10 3Не/4Не, х 10-4
EL Kaidun, 0.09629 г
700 46.4 ± 2.3 5.74 ± 0.29 12.37 ± 0.03
1000 380 ± 19 50.3 ± 2.5 13.24 ± 0.11
1250 61.7 ± 3.1 9.32 ± 0.47 15.11 ± 0.17
1450 19.2 ± 1.0 12.92 ± 0.65 67.29 ± 0.09
Сумма 507 ± 25 78.1 ± 3.9 15.40 ± 0.11
CR Kaidun, 0.09434 г
700 77.8 ± 3.9 3.50 ± 0.18 4.50 ± 0.02
1050 328.9 ± 16.4 5.59 ± 0.28 1.70 ± 0.02
1250 142.2 ± 7.1 2.60 ± 0.13 1.83 ± 0.02
1450 7.80 ± 0.39 0.249 ± 0.012 3.19 ± 0.14
1650 5.01 ± 0.25 0.0758 ± 0.0038 1.51 ± 0.14
Сумма 562 ± 28 0.120 ± 0.006 0.021 ± 0.0020
Солнечные He и Ne (лунный грунт) - - 3.7
Атмосферные He и Ne - - 0.01399
Планетарные He и Ne - - 1.43
Космогенные He и Ne - - 2000
Примечание. Данные об изотопном составе гелия и неона в различных космохимических резервуарах в этой и во всех других таблицах взяты из работ (Озима, Подосек, 1987; 8"шп(11е,1988).
азота и водорода (Kerridge, 1985). Этот тип вещества является преобладающим в метеорите.
ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Концентрации благородных газов
Прежде всего, исследованные образцы хотя и принадлежат к одному метеориту Kaidun, резко различны по абсолютной концентрации изотопов и изотопному составу легких благородных газов (табл. 1). При близких концентрациях изотопа 4Не во фрагментах этого метеорита, концентрации изотопа 3Не, как показали эксперименты по ступенчатому отжигу этих образцов, различаются в 6 раз (рис. 1). Концентрация изотопа 20№ в образце CR Kaidun в ~16 раз, а изотопа 22№ - в 5 раз больше, чем в образце EL Kaidun. С другой стороны, распространенность изотопа 21№ в CR Kaidun в полтора раза меньше, чем в EL Kaidun. Столь же разительно различаются и концентрации изотопов аргона (рис. 2): во фрагменте EL Kaidun концентрация 40Аг в 4.9 раз выше, чем в CR Kaidun (табл. 2), тогда как концентрации 38Аг и 36Аг - в 11.4 раз ниже. При ступенчатом термическом отжиге образца EL Kaidun в скорости выделения как Кг, так и Хе наблюдается два максимума (табл. 3, 4; рис. 3): низкотемпературный (~700°С) и высокотемпературный (~1450°С). Вероятно, газы содержатся в двух различных мине-
ральных фазах. При отжиге фрагмента CR Kaidun на кривых выделения газов имеется лишь по одному максимуму, но их асимметричный вид заставляет предполагать наличие двух неразрешенных пиков. Если разложить асимметричные кривые выделения Kr и Xe на два симметричных пика I и II, то они будут отвечать температурам ~700 и ~1250°С. Таким образом, низкотемпературный пик соответствует одинаковой температуре выделения (700°С) для Kr и Хе в обоих фрагментах метеорита. Но в высокотемпературном интервале положение максимумов скорости выделения Хе и Kr в изученных образцах различно. Как видно из табл. 4, 5 и рис. 3, существенно различаются также и концентрации Xe и Kr в этих двух образцах, извлеченных из одного метеорита. Все это косвенно подтверждает предположение (Иванов, 2004) об очень разной космохимической истории фрагментов внеземного вещества, содержащихся в аномальном метеорите Kaidun. Соответственно и форма кривых выходов разных изотопов одних и тех же элементов также различна. Это явление обычно для большинства метеоритов и обусловлено нахождением различных изотопов преимущественно в разных минеральных фазах.
Элементные соотношения благородных газов
По сравнению с большинством известных EL-и CR-метеоритов (Schultz, Franke, 2000), изучен-
20№, см^г х 10-8 21№, см^г х 10-8 22№, см3/г х 10-8 21№/22№ 20№/22№
ЕЬ Ка1аип, 0.09629 г
0.146 ± 0.007 0.0332 ± 0.0017 0.0504 ± 0.0025 0.6587 ± 0.0022 2.897 ± 0.039
0.196 ± 0.010 0.0747 ± 0.0038 0.0984 ± 0.0049 0.7591 ± 0.0088 11.992 ± 0.014
0.373 ± 0.019 0.1156 ± 0.0058 0.1538 ± 0.0077 0.7516 ± 0.0065 2.425 ± 0.009
0.270 ± 0.014 0.0880 ± 0.0044 0.1119 ± 0.0056 0.7864 ± 0.0076 2.413 ± 0.028
0.986 ± 0.049 0.312 ± 0.016 0.4145 ± 0.0021 0.7527 ± 0.0066 2.379 ± 0.020
СЯ Ка1аип, 0.09434 г
3.51 ± 0.18 0.0733 ± 0.0037 0.477 ± 0.024 0.1537 ± 0.0025 7.358 ± 0.046
11.38 ± 0.57 0.0872 ± 0.0044 1.493 ± 0.075 0.0585 ± 0.0002 7.622 ± 0.064
1.68 ± 0.08 0.0221 ± 0.0011 0.231 ± 0.012 0.0957 ± 0.0011 7.273 ± 0.017
0.101 ± 0.005 0.0118 ± 0.0006 0.0212 ± 0.0011 0.5566 ± 0.0090 4.764 ± 0.046
0.018 ± 0.001 0.00122 ± 0.00006 0.00303 ± 0.00015 0.4026 ± 0.0035 5.941 ± 0.032
16.7 ± 0.8 0.196 ± 0.010 2.23 ± 0.11 0.0879 ± 0.0009 7.489 ± 0.056
- - - 0.0313 12.9
- - - 0.0290 9.80
- - - 0.0240 8.2
- - - 0.92 0.85
ные фрагменты метеорита Kaidun явно необычны и по соотношению концентраций разных бла-
4
15
¡10
х и
городных газов. По-видимому, основные количества благородных газов изученных фрагментов
5
0 0 0 0 500 1000 1500 0 500 1000 1500 2000 0
т, °с т, °с
О СЯ Kaidun • ЕЬ Ка1^п
Рис. 1. Сравнение кинетики выделения изотопов гелия и неона из фрагментов ЕЬ Kaidun и СЯ Kaidun.
500 1000 1500 2000 Т, °С
метеорита Kaidun были захвачены в условиях раннего протопланетного облака в соответствии с принятым (Иванов, 2004) сценарием эволюции вещества этого метеорита.
Были получены данные о с
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.