В ходе лабораторных экспериментов, целью которых было изучение состава первичной атмосферы планет земного типа, исследователи подвергли воздействием высокой температуры образцы древнейших метеоритов. Последующий анализ выделенных газов показал, что полученные данные лишь в незначительной степени расходятся с теоретическими представлениями. Результаты работы планетологов были опубликованы в журнале Nature Astronomy.
«Информация, которую мы получили, имеет большое значение и необходима для точной интерпретации данных, которые будут поступать от будущих наблюдений атмосфер экзопланет с использованием передовых телескопов и инструментов», – заявила Мэгги Томпсон, ведущий автор исследования из Калифорнийского университета в Санта-Крузе (США).
Предполагается, что первичная атмосфера каменистых планет формировалась преимущественно из газов, выделяющихся из недр планеты в результате интенсивного нагрева, связанного с процессом аккреции и последующей вулканической деятельностью. Авторы исследования стремились воспроизвести этот процесс в лабораторных условиях для получения экспериментальных данных.
В качестве объектов для лабораторного анализа были выбраны три метеорита, классифицируемые как углеродистые хондриты типа CM. Считается, что их химический состав отражает характеристики вещества, из которого возникла Солнечная система.
«Эти метеориты, демонстрирующие повышенную устойчивость к нагреву по сравнению с другими разновидностями, представляют собой фрагменты исходного материала, использованного при формировании планет. Они содержат одни из самых древних компонентов и способны предоставить информацию о составе Солнечной системы на ранних этапах ее развития», – прокомментировала Мэгги Томпсон.
Для проведения экспериментов ученые использовали печь, разогрев образцов до 1200 градусов Цельсия. С помощью масс-спектрометра был проанализирован состав газов, выделяющихся из минералов, содержащихся в этих образцах. В результате было установлено, что основным компонентом является водяной пар, за которым следуют значительные количества окиси углерода и углекислого газа. Помимо этого, в меньших концентрациях были обнаружены водород и сероводород.
Согласно ряду теорий о формировании первобытных атмосфер, они характеризовались преобладанием водорода и гелия – компонентов, схожих с составом Солнца, что и получило название «солнечные элементы».
«Тем не менее, анализ полученных данных позволяет предположить, что основным компонентом атмосферы будет водяной пар, за которым следуют монооксид углерода и диоксид углерода. Этот состав в целом соответствует большинству существующих теоретических моделей. Содержание «солнечных элементов» характерно для крупных планет, подобных Юпитеру, формирующих свои атмосферы из протопланетного облака, тогда как более мелкие планеты приобретают свои оболочки преимущественно за счет процессов дегазации», – добавила Мэгги Томпсон.
В публикации исследователи подчеркивают, что полученные результаты могут быть использованы для изучения первичных атмосфер каменистых планет не только в нашей Солнечной системе, но и на экзопланетах.
