화성 운석 분석, 행성 형성 이론 뒤집다

화성의 대기는 현재 이론과 모순되는 방식으로 형성되었을 수 있다고 미국 데이비스 캘리포니아 대학의 연구원들은 말합니다. 팀은 1815년 프랑스 북동부에서 지구로 떨어졌고 화성 내부를 나타내는 것으로 여겨지는 Chassigny 운석에 대한 새로운 분석 덕분에 이러한 결론을 내렸습니다.

현재 행성 형성 이론에 따르면 지구와 화성과 같은 암석형 행성은 초기 형성 단계에서 모항성 주위의 성운으로부터 수소, 탄소, 산소, 질소, 크립톤과 같은 비활성 가스와 같은 휘발성 화학 원소를 획득했다고 합니다.

처음에 이러한 요소는 행성의 맨틀에서 용해(기술적으로 "가스화")되었으며, 그 시점에서 표면에 녹은 암석 또는 마그마의 바다로 존재했습니다. 나중에 마그마 바다가 결정화되었을 때 바다는 이 태양 성운에서 파생된 휘발성 물질을 대기로 다시 "탈기"하여 점차 우주로 흩어졌습니다. 마지막으로 훨씬 더 나중 단계에서 콘드라이트라고 불리는 운석이 젊은 행성에 충돌하여 추가 휘발성 물질을 전달했습니다.

“따라서 행성의 내부는 주로 태양 휘발성 물질 또는 태양과 콘드라이트 휘발성 물질의 혼합물로 구성될 것으로 예상됩니다. 반면에 대기의 휘발성 물질은 주로 운석에서 나옵니다.”라고 연구 팀 리더는 설명합니다. 산드린 페론.

화성 내부에는 콘드라이트 크립톤이 포함되어 있습니다.

그러나 그 예측은 Chassigny 운석 샘플에서 크립톤 동위 원소 측정을 기반으로 한 팀의 발견과 일치하지 않습니다. 태양 성운에서 유래한 크립톤과 콘드라이트에서 유래한 크립톤의 크립톤 동위원소 비율이 다르기 때문에 연구원들은 동위원소 비율을 분석하여 Chassigny(더 나아가 화성 내부)가 어떻게 크립톤을 얻었는지 결정할 수 있었습니다.

“우리의 연구는 화성 내부에 콘드라이트 크립톤이 포함되어 있다는 것을 보여줍니다. 이것은 [태양-크립톤과 같은] 대기 구성과 대조됩니다. 물리학 세계. "따라서 현재 시나리오는 더 이상 유지되지 않습니다."

동위 원소의 정확한 측정

측정을 수행하기 전에 연구자들은 먼저 세 번째 크립톤 공급원을 제거해야 했습니다. Chassigny는 우주가 지구에 떨어지기까지 우주를 여행하는 데 11만 년을 보냈습니다. 꽤 긴 시간이라고 Péron은 말합니다. 이 시간 동안 그것은 파쇄 반응을 통해 다른 원소로부터 크립톤 및 기타 희가스를 생성할 수 있는 우주 방사선에 노출되었습니다.

샘플에서 소위 "우주 생성" 크립톤을 제거하기 위해 연구원들은 운석을 약 200에서 1500 °C까지 단계적으로 가열했습니다. 이 단계 가열 기술은 우주 발생 크립톤과 화성 크립톤이 다른 온도에서 방출되기 때문에 작동합니다.

분석 절차의 또 다른 중요한 부분은 운석에 존재하는 다른 비활성 가스에서 크립톤을 분리하는 것이었습니다. 연구원들은 질량 분석법을 사용하여 비활성 가스를 하나씩 분석함으로써 이를 수행했습니다. "간섭 문제를 피하려면 질량 분석기에 거의 순수한 크립톤 상(아르곤과 크세논이 없음)이 필요합니다."라고 Péron은 설명합니다. "아르곤과 크세논에서 크립톤을 깨끗하게 분리하기 위해 우리는 새로운 극저온 트랩을 포함하는 UC Davis에서 새로운 분리 프로토콜을 개발했습니다."

단계 가열과 결합된 이 프로토콜을 통해 팀은 Chassigny 운석의 정확한 크립톤 동위원소 측정값을 얻을 수 있었다고 Péron은 말합니다.

운석은 훨씬 더 일찍 휘발성 요소를 전달했습니다.

Chassigny의 크립톤 동위원소가 태양 성운이 아니라 콘드라이트 운석에서 발견된 것과 일치한다는 사실은 콘드라이트가 태양 성운이 여전히 존재하는 동안 이전에 생각했던 것보다 훨씬 일찍 유아 화성에 휘발성 원소를 전달하고 있었음을 의미합니다. "대기의 태양 휘발성 물질은 이전에 가정한 맨틀 가스 제거에서 비롯된 것이 아니라 성운이 소멸되기 전(태양계가 탄생한 후 약 10 Myr)과 대부분의 화성이 강착된 후에 태양 성운에서 포착되었을 가능성이 높습니다." Péron 말한다. “이것은 현재의 생각을 뒤집습니다.

"도전적인 측면은 이러한 태양 휘발성 물질을 대기 중에 유지하는 방법입니다. 초기 태양에서 방출되는 방사선으로 인해 손실되었어야 하기 때문입니다."라고 그녀는 계속합니다. "가능한 시나리오는 화성이 강착 후 추웠고 태양 가스의 일부가 지하 또는 극지 만년설에 갇혔다는 것입니다."

연구원들은 그들의 작업이 행성 대기, 특히 화성의 대기가 어떻게 형성되는지에 대한 추가 연구에 동기를 부여하기를 희망합니다. 그들은 이질적인지 확인하기 위해 화성 맨틀의 구성을 더 잘 특성화할 계획입니다. "또 다른 측면은 우리 연구의 제약을 고려하여 화성의 대기가 어디서 시작되었고 어떻게 진화했는지 더 잘 이해하는 것입니다."라고 Péron은 말합니다. "이것은 태양 크립톤과 크세논이 행성 표면에 유지될 수 있는 조건을 결정하는 것을 포함할 것입니다."

연구는 에 자세히 설명되어 있습니다. 과학.