Зонд НАСА обнаружил на Солнце «недостачу» тяжелого кислорода
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.
