В первом и четвертом выпусках ТрВ мы уже рассказывали об исследованиях, касающихся ко-роткоживущей 146Sm-142Nd изотопной системы в метеоритах и древних породах Земли, Луны и Марса. Напомним, что период полураспада 146Sm составляет около ста миллионов лет, следовательно, изотопные аномалии 142Nd в метеоритах и породах нашей планеты фиксируют первые 500-600 миллионов лет истории Земли и других планет. Важность этой изотопной системы нельзя переоценить, поскольку именно такой период в земной истории практически полностью стерт тектоническими и вулканическими процессами, а также импактными (то есть вызванными падением астероидов и комет) событиями, которые были гораздо более часты в ранней истории Земли. И самые свежие результаты исследований, посвященных этой изотопной системе, воспринимаются как настоящий научный детектив (с пока еще не ясным концом).
Детектив начался примерно 5 лет назад, когда было показано, что 146Sm-142Nd изотопная систематика земных пород отличается от таковой в хондритовых метеоритах в сторону обеднения (более высокого отношения самария Sm к неодиму Nd). Главенствующим представлением являлось (и является по сей день) то, что именно хондриты слагали первичную Землю и планеты земной группы. Таким образом, исследования в 146Sm-142Nd изотопной системе либо опровергали традиционную точку зрения, либо говорили о наличии дополнительного обогащенного изотопного резервуара (комплементарного к обедненному, чтобы в сумме они составили хондритовый), спрятанного где-то глубоко в недрах планеты и недоступного для непосредственного наблюдения. В основном все сходились на втором объяснении. В апреле 2008 года на ежегодной сессии Европейского союза геонаук (European Geosciences Union) француженка Мо Бюйе (Maud Buyet), работающая в настоящий момент в Институте Карнеги в США (Carnegie Institution of Washington), за это получила премию выдающегося молодого ученого. По иронии судьбы, буквально за несколько недель до вручения премии в журнале Nature появилась статья (см. ТрВ №1, с. 7), в которой на основании изучения 146Sm-142Nd изотопной системы в лунных и марсианских образцах утверждалось, что верно первое предположение, т.е. Земля, Луна и Марс никогда не были хондритовыми. (К слову сказать, в своей лекции Мо Бюйе умолчала об этой публикации, а руководитель секции, на которой делался доклад, не позволил задавать вопросы, мотивируя тем, что на лекциях вопросы не задают.)
В заметке в первом номере ТрВ отмечалось, что можно ожидать всплеска публикаций на эту тему. Такие публикации не заставили себя ждать, и в ТрВ №4 (с. 16) уже рассказывалось об интересной модели, позволяющей объяснить, почему первичный материал мог отличаться от хондри-тов. Не прошло с тех пор и полгода, как журнал Science опубликовал новые результаты измерений, указывающие на изотопную аномалию 142Nd в необычных породах — амфиболитах, состоящих из минерала куммингтонит, — в одной из древнейших на Земле геологических провинций Су-периор (Superior) в Канаде
[1] (см. рисунок). Возраст этих амфиболитов по изотопным отношениям неодима и самария составляет около 4,3 миллиарда лет, что является рекордно древним возрастом для земных пород. Таким образом, это не только самые древние породы, но еще и сформированные из наиболее обогащенного резервуара, максимально близкого к хондритам.
Вместо постскриптума.
Являются ли данные статьи [1] решающим аргументом в пользу хондри-товой модели? Не указывают ли они на локальный метеоритный вклад при бомбардировке Земли теми же хондритовыми метеоритами? Наверное, следует подождать обнаружения аналогичных древних пород с такой же изотопной аномалией 142Nd. Новости с переднего края науки напоминают хороший детектив тем, что никогда не знаешь наперед, чем закончится расследование. Новые работы по изотопной системе непременно появятся в ближайшем будущем, и ТрВ продолжит следить за развитием событий.
[1] O’Nail J., Carlson R.W., Francis D., Stevenson R.K. Neodymium-142 evidence for Hadean mafic crust. Science, 2008, v. 321, p. 1828-1831.
[2] Kleine T, Mnker C., Mezger K., Palme H. Rapid accretion and early core formation on asteroids and the terrestrial planets from Hf-W chronometry. Nature, 2002, v. 418, p. 952-955.
[3] Yin Q., Jacobsen S.B., Yamashita K., Blichert-Toff J., Tlouk P., Albarde F. A short timescale for terrestrial planet formation from Hf-W chronometry of meteorites. Nature, 2002, v. 418, p. 949-951.
[4] Bowring S.A., Williams
I.S. Priscoan (4.00-4.03 Ga) oethogneisses from noeth-western Canada. Contributions to Mineralogy and Petrology, 1999, v. 134, p. 3-16.
[5] Wilde S.A., Valley J.W., Peck W.H., Gracham C.M. Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on the Earth 4.4 gyr ago. Nature, 2001, v. 409, p. 175-178.
Алексей Иванов