Зонд НАСА обнаружил на Солнце "недостачу" тяжелого кислорода

24 июня 2011 года

Данные зонда НАСА "Генезис" (Genesis) показали, что материя Солнца отличается значительно меньшим содержанием тяжелых изотопов кислорода и азота, которые широко распространены на Земле, пишут американские ученые в статье, опубликованной в журнале Science.

Аппарат "Генезис" был запущен НАСА в 2001 году для изучения химического состава нашего светила, определения состава солнечного ветра - потока заряженных частиц, исходящих от Солнца, получения образцов солнечной материи и возвращения их на Землю. В 2004 году при посадке на Землю парашюты зонда не раскрылись, и капсула с образцами разбилась в пустыне в штате Юта. Несмотря на значительные повреждения, часть образцов удалось извлечь и изучить.

"Генезис" стал первым космическим аппаратом после "Апполона-13", который удалился на значительное расстояние от Земли и вернулся обратно.

"Все люди, которые видели его падение, думали, что этот проект обернулся ужасной катастрофой. Но напротив, все цели миссии были реализованы и результаты потрясают воображение", - сказал один из авторов Роджер Винс (Roger Wiens) из Национальной лаборатории в Лос-Аламосе, где создавалась первая атомная бомба.

Одним из спасенных приборов был так называемый "концентратор солнечного ветра", сконструированный специалистами Лос-Аламоса. Он представляет собой параболическое электростатическое зеркало, которое отражает заряженные ионы солнечного ветра на поглощающие мишени из соединения кремния и углерода.

Небольшие количества азота и кислорода, которые скапливаются на мишенях, были проанализированы при помощи ионного спектроскопа MegaSIMS.

Это устройство позволило ученым "собрать" образцы солнечного ветра в количестве, достаточном для изотопного анализа солнечной материи.

Ученые выяснили, что доля тяжелого изотопа кислорода - кислорода-17 (наиболее распространенный изотоп - кислород-16) в солнечном веществе в 1,8 раза меньше, чем в земной материи, а кислорода-18 - в два раза.

Кроме того, изотопный состав азота в солнечной материи сильно отличается от распределения этих изотопов на Земле - на Солнце в почти в четыре раза меньше атомов азота-15, чем на нашей планете.

При этом отношение азота-14 ("обычный" азот) и азота-15 соответствует изотопному составу Юпитера и других планет-гигантов Солнечной системы. Это указывает на то, как считают исследователи, что изотопный состав азота в первичном протопланетном облаке был одинаков как в будущей внутренней, так и внешней Солнечной системе.

Присутствие значительных количеств тяжелых изотопов кислорода на Земле пока остается загадкой. Ученые предполагают, что тяжелые изотопы кислорода могли появиться на Земле в результате так называемого "фотохимического самоэкранирования".

Большинство химических процессов в открытом космосе происходит под воздействием солнечного излучения. Фотоны сталкиваются с молекулами газов - в основном с молекулами моноксида углерода (угарный газ) - и вынуждают их распадаться. Степень интенсивности этих взаимодействий сильно зависит от массы отдельных атомов, составляющих молекулы газов.

Благодаря тому, что тяжелый кислород встречается намного реже "обычного" кислорода-16, молекулы с его присутствием распадаются чаще. В результате ионизированный тяжелый кислород связывается с другими элементами, образуя твердые или жидкие соединения - к примеру, воду или оксиды металлов, и накапливается в пределах внутренней Солнечной системы.

Ученые считают, что факт отсутствия значительного количества тяжелых изотопов кислорода в материи Солнца подтверждает истинность теории фотохимического экранирования.