Содержание
Лаборатория 102
Исследования происхождения и эволюции Солнечной системы — А.Б. Макалкин
Это научное направление заложено трудами О.Ю. Шмидта и В.С. Сафронова, который возглавлял его до своей кончины в 1999 г. По этой же тематике в лаборатории работали в разное время Б.Ю. Левин, С.В. Козловская, С.В. Маева, Е.Л. Рускол, А.В. Витязев, Г.В. Печерникова, Т.В. Рузмайкина, А.В. Колесниченко. В настоящее время по этому направлению продолжают работать сотрудники лаборатории А.Б. Макалкин, И.Н. Зиглина, М.Е. Артюшкова. Основные монографии сотрудников лаборатории за весь период деятельности по данному направлению: О.Ю. Шмидт. Четыре лекции о теории происхождения Земли. М.: Изд-во АН СССР, 1957. 139 с.; В.С. Сафронов Эволюция допланетного облака и образование Земли и планет. М.: Наука, 1969. 244 с.; Е.Л. Рускол. Происхождение Луны. М.: Наука, 1975. 188 с.; Е.Л. Рускол. Естественные спутники планет. М.: ВИНИТИ, 1986. 116 с.; А.В. Витязев, Г.В. Печерникова, В.
С. Сафронов. Планеты земной группы: Происхождение и ранняя эволюция. М.: Наука, 1990. 296 с.; В.С. Сафронов. Происхождение Земли и планет. Избранные труды, Т.1, 2. М.: ОИФЗ РАН, 2002. 498 с.; В.А. Дорофеева, А.Б. Макалкин. Эволюция ранней Солнечной системы: Космохимические и физические аспекты. М.: Эдиториал УРСС, 2004. 264 с.
Выполненные в последние десятилетия сотни наблюдений молодых звезд с газопылевыми дисками дают богатый материал для моделирования ранних стадий образования планет: эволюции газопылевого околосолнечного диска, переноса пылевых частиц, их роста при соударениях, образования планетезималей. Продолжающиеся исследования Солнечной системы с помощью космических аппаратов и наземных наблюдений дают новые исходные данные для моделей образования малых тел, планет и спутников. Важную информацию для таких моделей поставляет космохимический анализ вещества метеоритов и лунного грунта. Весь этот комплекс данных учитывается в исследованиях проблемы происхождения Земли и других тел Солнечной системы, проводимых в лаборатории.
Исследования внутреннего строения планет и их спутников — В.Н. Жарков, Т.В. Гудкова.
Направление планетной геофизики и сравнительной планетологии в Институте физики Земли занимается исследованием Луны, планет земной группы Венеры и Марса и планет-гигантов и их спутников, начиная с 60-х годов с началом космической эры, и развивается трудами В.Н. Жаркова и его коллег и учеников. При этом базой для исследования планет и спутников являются накопленные достижения геофизики при изучении Земли и в то же время вносится свой вклад в развитие физики Земли. Так, были разработаны теоретические методы для исследования свойств минералов и горных пород в условиях земных и планетных недр, построена термодинамика ядра и мантии Земли, обнаружен слой низкой механической добротности в мантии и введена диффузионная вязкость в физику мантии, разработана общая теория температурных деформаций Земли.. В результате исследований планет и спутников опубликованы пионерские работы по сейсмологии Юпитера, исследована эволюция лунной орбиты, предсказан слой пониженных сейсмических скоростей на Луне.
Выполнен обширный цикл работ по физике недр Марса и Венеры. Выдвинута новая гипотеза об образовании планет-гигантов, согласно которой Юпитер, образовавшийся первым, сыграл огромную роль в формировании остальных планет. Много работ посвящено развитию методов уравнений состояния, построению моделей внутреннего строения планет, расчету собственных колебаний и чисел Лява. В последние годы важным направлением работ является продолжение исследования внутреннего строения Марса и Венеры.
История развития этого направления в ИФЗ в выпуске журнала «Физика Земли» к 90-летию Института — Жарков В.Н., Гудкова Т.В. Сравнительная планетология в ИФЗ РАН // Физика Земли. 2019. N. 1. C.61-77.
Исследование глубинного строения земли сейсмическими методами — Л.П. Винник, Л.И. Макеева, С.И. Орешин и др.
Исследования глубинного строения Земли в ИФЗ РАН активно проводятся в последние десятилетия с помощью анализа записей широкополосных цифровых сейсмических станций и включают оценки неоднородности и сейсмической анизотропии.
Получаемые данные необходимы для понимания глубинных геодинамических процессов. Значительным достижением в последние годы является разработка и введение в практику метода приемных функций поперечных волн. Этот метод широко используется для оценки параметров литосферы и астеносферы. Применение этого метода на Луне позволило впервые определить некоторые тонкие характеристики лунной коры. Разработан метод оценки сейсмической азимутальной анизотропии как функции глубины, позволяющий картировать течения мантии различного возраста. В горячих точках обнаружен неизвестный ранее низкоскоростной слой в переходной зоне мантии и получено новое объяснение так называемой 520-км границы. Разработан новый метод сейсмической томографии, основанный на совместном использовании приемных функций различного типа. Исследовано глубинное строение Индийского щита, центральной Фенноскандии, восточной Гренландии, Байкальской рифтовой зоны, Тянь-Шаня, западного Средиземноморья, Сибирских траппов и нескольких современных горячих точек.
В последние десятилетия одной из важнейших задач является изучение тонкой структуры и региональных вариаций границ переходной зоны мантии, связанных с фазовыми переходами.
Гелиосейсмология — С.В. Воронцов
Сейсмология Солнца активно развивается в последние десятилетия на стыке астрономии и геофизики. Созданы глобальные мировые сети для наблюдений солнечных осцилляций, существуют обширные программы наблюдений из космоса. Исследования в области теоретической гелиосейсмологии были начаты в Институте физики Земли примерно 40 лет назад как продолжение аналогичных работ по сейсмологии газово-жидких планет — гигантов и развивались в следующих направлениях: изучение общей структуры теоретического спектра колебаний моделей Солнца с целью интерпретации наблюдаемых периодов колебаний; изучение эффектов вращения в недрах Солнца по наблюдаемому расщеплению частот солнечных осцилляций; изучение влияния эффектов магнитного поля на частоты солнечных колебаний; исследования в области обратной задачи гелиосейсмологии – построение модели внутреннего строения Солнца по частотам наблюдаемых колебаний.
Исследование внутреннего строения Солнца с помощью наблюдаемых глобальных осцилляций аналогично исследованию внутреннего строения Земли сейсмическими методами. Имеющиеся к настоящему времени экспериментальные данные включают тысячи частот собственных колебаний Солнца, измеренных с высокой точностью, что позволяет продолжать исследования структуры Солнца
Реология мантии Земли по данным о медленных движениях земной коры — Б.И. Биргер, С.В. Гаврилов
Аппроксимационные методы в задачах геофизики — И.Э. Степанова
Исследование пространственно-временных вариаций поля поглощения короткопериодных сейсмических волн — Ю.Ф. Копничев
Факультет космических исследований МГУ запускает четыре новые программы
2478
Добавить в закладки
В июне Учёный совет МГУ имени М.В. Ломоносова утвердил две новые
магистерские программы подготовки факультета космических
исследований (ФКИ): «Исследования Луны и планет» и «Менеджмент в
космической отрасли».
Ранее, в марте, ФКИ объявил об открытии
программы подготовки специалистов и двух новых магистерских
программ.
Магистерская программа «Исследования Луны и планет»,
разработанная на ФКИ совместно с ИКИ РАН и Государственным
астрономическим институтом им. П.К. Штернберга МГУ, предназначена
для подготовки специалистов, способных осуществлять
астрофизические наблюдения Луны, других тел Солнечной системы и
экзопланет других звездных систем. Студенты освоят курсы,
связанные с разработкой приборов для космических аппаратов,
предназначенных для изучения других планет, и с обработкой данных
с этих приборов для получения новых научных сведений о природе
планет. Для студентов, поступающих на эту программу в 2018 году
предусмотрено 20 бюджетных мест.
Ещё одна новая магистерская программа факультета космических
исследований — «Менеджмент в космической отрасли» — ориентирована
на подготовку специалистов для работы в государственных и частных
организациях космической отрасли.
Являясь одной из важнейших
отечественных передовых наукоёмких отраслей, космическая отрасль
остро нуждается в высококвалифицированных управленческих кадрах,
способных решать стратегические задачи. Магистр, освоивший
программу, сможет принимать оптимальные решения по управлению
предприятиями и организациями космической отрасли, обеспечивать
менеджерское сопровождение космических проектов от идеи до
производства, а также способствовать развитию взаимодействия
космической отрасли с другими отраслями.
«Наша основная задача — подготовить специалистов для
проведения фундаментальных и прикладных космических исследований.
На факультете студенты получат фундаментальную подготовку по
математике, физике и информатике, будет уделено особое внимание
технологиям обработки больших данных и машинному обучению. Одна
из основ обучения на факультете космических исследований —
проектная деятельность. И студенты специалитета, и студенты
магистратуры обязательно проходят производственную практику в
организациях космической отрасли и РАН», — отметил
ректор МГУ академик Виктор Садовничий.
Планы факультета на ближайшее будущее связаны с разработкой новых
программ и направлений. Так, разрабатывается учебная программа по
микроэлектронике; планируется новая магистерская программа (и
направление в специалитете) по изучению космической погоды –
важного направления как для космических полетов, так и для
авиации; в ближайшие годы планируется открытие очной аспирантуры.
Справка
Факультет космических исследований был учреждён 16 февраля 2017
года на Учёном совете МГУ по инициативе ректора Московского
университета академика Виктора Садовничего. Летом 2017 года
состоялся первый набор. В 2018 году ФКИ набирает студентов на 7
магистерских программа и одну программу специалитета. Для
обучения на большинстве программ предусмотрены бюджетные места.
факультет космических исследований мгу
Информация предоставлена Информационным агентством «Научная Россия». Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано
Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.
НАУКА ДЕТЯМ
Японские ученые разработали искусственную ДНК для борьбы с раком
19:00 / Медицина
Новая концепция «электронного носа» позволит уменьшить число сенсоров без потери аналитической точности
18:40 / Новые технологии, Химия
ИИ помогает определить количество хромосом у эмбриона, оплодотворенного с помощью ЭКО
18:00 / Медицина
Ученые СПб ФИЦ РАН выделили из донных отложений озер соединения, повышающие урожайность сельхозкультур
17:40 / Биология
В НМИЦ радиологии с успехом прошла первая конференция по трансплантации костного мозга и клеточной терапии
16:40 / Медицина
В России строят «фабрику фотонов»
15:40 / Физика
Дальневосточные ученые предложили новый неинвазивный метод ранней диагностики сердечно-сосудистых заболеваний
14:40 / Медицина
Ученые МГУ изучили ионные загрязнения в составе аэрозолей и атмосферных осадков в Москве
13:40 / Экология
Исцеляющая радиоактивность.
«В мире науки», № 9–10
13:00 / Здравоохранение, Медицина, Физика, Химия
Ученые Пермского Политеха выявили экономичный способ предотвращать всплытие трубопроводов
12:40 / Инженерия, Новые технологии
Памяти великого ученого. Наука в глобальном мире. «Очевиднное — невероятное» эфир 10.05.2008
04.03.2019
Памяти великого ученого. Нанотехнологии. «Очевидное — невероятное» эфир 3.08.2002
04.03.2019
Вспоминая Сергея Петровича Капицу
14.02.2017
История новогодних праздников
01.08.2014
Смотреть все
Космический корабль НАСА «Плутон» начинает новую миссию на краю Солнечной системы
Только два космических корабля когда-либо покидали нашу солнечную систему и дожили до того, чтобы рассказать об этом. В 2012 и 2019 годах космические аппараты НАСА «Вояджер-1» и «Вояджер-2» соответственно преодолели гелиопаузу, границу, на которой сфера влияния нашего Солнца уступает место межзвездной среде.
Они прислали невероятные богатства из этого далекого места, первого набега человечества в безграничные пределы за пределами нашей Солнечной системы. Однако по горячим следам находится гораздо более совершенный аппарат, оснащенный улучшенными приборами, обновленной оптикой и даже средством для взятия проб самой межзвездной среды. New Horizons был запущен с Земли в 2006 году с миссией посетить Плутон, прибыл в 2015 году и раскрыл невероятные детали во время своего слишком короткого пролета. С тех пор космический корабль продолжает свой полет к межзвездным границам. Сейчас он приступил к своей второй расширенной миссии и вскоре должен выйти из глубокой спячки, открывая множество новых научных возможностей во внешней Солнечной системе. «Потребуется много времени, чтобы добраться туда, где находится наш космический корабль», — говорит Элис Боуман, руководитель миссии New Horizons в Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса (JHUAPL) в Мэриленде. «Когда у вас есть космический корабль, который находится в этой части Солнечной системы, это огромный плюс для научного сообщества.
Есть так много уникальных вещей, которые может сделать космический корабль, который находится так далеко. Мы определенно хотим воспользоваться этим».
Для New Horizons эти «уникальные вещи» включают в себя беспрецедентные исследования планет Уран и Нептун, взятие проб местной пыли, изучение фонового света во Вселенной и многое другое. Итогом станет новый этап миссии, которая «действительно уникальна и междисциплинарна по своей природе», — говорит Алан Стерн, руководитель миссии в Юго-Западном исследовательском институте (SwRI) в Техасе. В октябре официально началась эта двухлетняя вторая расширенная миссия, но в 2023 году она наберет обороты, когда космический корабль выйдет из спящего режима и всерьез приступит к своей научной программе. «Было много хороших идей о том, как что-то делать в астрофизике, гелиофизике и планетологии», — говорит Стерн. «Мы взяли самое лучшее из них». Существует даже заманчивая возможность посетить еще один объект в поясе Койпера, области астероидов и ледяных объектов, которая скрывается за Нептуном, в которой «Новые горизонты» уже посетили один объект — Аррокот в 2019 году.
— после встречи с Плутоном. Даже без такой возможности у НАСА было более чем достаточно причин для продления миссии. «Новые горизонты находятся в уникальном месте Солнечной системы с удивительным набором работающих инструментов на борту, — говорит Бекки Макколи Ренч, научный сотрудник программы «Новые горизонты» в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне, округ Колумбия. гелиосфера и солнечный ветер, астрономические наблюдения за космическим фоновым излучением и ценные данные об Уране и Нептуне, которые можно применить к нашим знаниям о ледяных планетах-гигантах».
С 1 июня космический корабль находится в спящем режиме, его основные системы отключены на резервную мощность, а мягкое вращение со скоростью пять оборотов в минуту удерживает корабль на курсе, не израсходовав топливо. Ядерная батарея космического корабля, мощность которой ухудшилась по сравнению с первоначальной спецификацией в 240 Вт, теперь составляет около 200 Вт, и осталось около 11 кг гидразинового топлива из 78 кг, которые были на борту при запуске New Horizons.
«Мы на восьмой части бака», — говорит Стерн. Это усложняет операции. «Это становится все более сложной задачей, — говорит Боуман. «Мы должны быть очень рассудительны, когда выбираем, чем заняться». Однако этого более чем достаточно для работы космического корабля в будущем, возможно, в 2040-х или даже 2050-х годах, когда космический корабль должен был пересечь границу межзвездного пространства. «Новые горизонты» в настоящее время находятся на расстоянии около 55 астрономических единиц (а.е.) от Солнца, или в 55 раз больше расстояния между Землей и Солнцем, примерно на 65 а.е. меньше этой границы и перемещаются наружу примерно «на три а.е. в год», — говорит Стерн.
1 марта космический корабль прекратит вращение и выйдет из режима гибернации, включив свои системы, чтобы действительно начать свою новую расширенную миссию (хотя некоторые инструменты уже собирали данные, в то время как остальная часть космического корабля находилась в спящем режиме). В апреле космический аппарат сделает снимки планеты Уран, а затем Урана и Нептуна осенью 2023 года и снова Урана весной 2024 года.
Это позволит астрономам отслеживать движение облаков по мере вращения планет, чтобы лучше понять их энергетического баланса, поскольку солнце светит на них, особенно когда осенью 2023 года New Horizons будет наблюдать за планетами с ребра, в то время как Хаббл и другие наземные телескопы почти одновременно наблюдают за их ближними сторонами с Земли.
Хотя для New Horizons планеты будут видны только как точки света, космический корабль сможет отслеживать изменение яркости планет, которое соответствует наблюдениям с Хаббла. «Это не обязательно должно быть одновременным, но мы, безусловно, сворачиваемся, когда Хаббл сможет наблюдать, в оптимальное время для наблюдения с «Новых горизонтов», — говорит Уилл Гранди из обсерватории Лоуэлла в Аризоне, планетолог и соавтор исследования. Миссия. Такие исследования, в свою очередь, могут оказаться полезными для изучения экзопланет в других солнечных системах. До сих пор было обнаружено, что ледяные планеты-гиганты, такие как Уран и Нептун, относительно распространены.
Понимая, что New Horizons может увидеть в своих ограниченных наблюдениях за этими планетами по сравнению со взглядами Хаббла, астрономы могут экстраполировать это, чтобы также понять отдаленные виды подобных экзопланет. «Это заставит людей по-настоящему точить свои карандаши и выяснять, чему можно научиться из такого рода наблюдений», — говорит Гранди.
Направив свои камеры наружу, в самое глубокое пространство, не встречающее препятствий для солнечного света, New Horizons уже открыла нечто удивительное во Вселенной, а именно то, что фоновый видимый свет от всех звезд и галактик примерно в два раза ярче, чем ожидалось. Возможные объяснения включают небольшое количество тусклых галактик, возможно, невидимых для таких телескопов, как Хаббл, но наблюдаемых космическим телескопом Джеймса Уэбба (JWST), или звезды-изгои, дрейфующие по галактике. «Мы собираемся проводить еще более точные измерения в 16 различных направлениях», — говорит Стерн, по сравнению с двумя ранее. Это должно объяснить, распространяется ли фоновый свет равномерно по небу или фокусируется в определенных направлениях.
Команда также проведет тот же эксперимент в ультрафиолете, «чтобы исключить некоторые идеи», — говорит Стерн.
«Новые горизонты» также могут изучать текущую область космоса более подробно, чем «Вояджеры-1» и «Вояджеры-2». Считается, что космический корабль находится в «пустыне» между внутренней и внешней областью пояса Койпера, в которой плотность пыли и объектов ниже среднего в остальной части пояса Койпера. Детектор пыли на космическом корабле должен улавливать несколько ударов пыли каждый год, а электромагнитный импульс, создаваемый этими ударами, должен сообщать ученым, насколько велика пыль и ее количество, некоторые из которых могли возникнуть в результате столкновения объектов в космосе. Пояс Койпера. «Это способ почувствовать эффект столкновений в поясе Койпера», — говорит Гранди. «Даже маленькие объекты сталкиваются друг с другом, и мы можем обнаружить эту пыль. Это способ определить крайнюю протяженность пояса Койпера». New Horizons также будет наблюдать до 10 или около того других объектов пояса Койпера издалека, возможно, определяя их форму и размеры, работая в тандеме с наземными телескопами, а также ища свидетельства существования небольших спутников.
По мере приближения космического корабля к гелиопаузе он также расскажет нам больше о том, как меняются свойства солнечной гелиосферы, области ее влияния — проведя измерения локальной плазмы, заряженных частиц и притока газообразного водорода из межзвездного Средняя. «Теперь у нас есть возможность составить глобальную карту распределения водорода», — говорит Ральф МакНатт, главный научный сотрудник JHUAPL и соисследователь New Horizons. «Это часть ключа к тому, как гелиосфера в целом взаимодействует с межзвездной средой в больших масштабах, и что межзвездная среда делает с нашим домом». Однако есть надежда, что космический корабль останется в рабочем состоянии и будет финансироваться до 2040-х годов, когда он должен был достичь гелиопаузы примерно в 120 а.е. от Земли. «Мы думаем, что у нас достаточно энергии на борту», — говорит МакНатт.
Однако существует постоянная вероятность того, что все эти планы могут измениться в одно мгновение. Используя телескоп Subaru на Гавайях, команда продолжает исследовать пояс Койпера в поисках другого объекта для посещения, такого как Аррокот.
Если будет найден подходящий кандидат, с которым New Horizons сможет связаться, «мы откажемся от остальной части программы, чтобы сэкономить топливо», — говорит Стерн. «Нас послали делать пояс Койпера». Такой цели пока не найдено, но поиски продолжаются. «Если мы сможем получить второй объект пояса Койпера, это превзойдет все», — говорит Стерн. «Если мы сможем найти один объект, до которого сможем добраться с запасом топлива, даже если это произойдет через четыре или пять лет, это будет хедлайнер». Но гарантии такого исхода нет. «Шансы невелики, потому что мы проходим через самую плотную часть пояса Койпера», — говорит Гранди. «Это дальний план».
Вместо того, чтобы найти такую цель, команда также рассматривает еще одну важную задачу в рамках своей последней расширенной миссии. Космический корабль можно заставить развернуться и посмотреть на Землю, повторяя знаменитое изображение нашей планеты в виде бледно-голубой точки, сделанное «Вояджером-1» в 1990 году с расстояния 40 астрономических единиц.
Стерн говорит, что в настоящее время команда изучает, возможно ли это. «Проблема в том, что мы намного дальше от Солнца, чем «Вояджер», — говорит он. Это может затруднить обнаружение Земли в ярком солнечном свете, в то время как яркость солнца потенциально может повредить инструменты космического корабля. «Мы не собираемся сжигать камеры только для того, чтобы сделать это», — говорит Стерн.
Никакой другой космический корабль не будет пересекать ту же область космоса, что и New Horizons, в течение десятилетий. В США работа под руководством МакНатта под названием Interstellar Probe в настоящее время рассматривается как потенциальный будущий проект, но решение Десятилетнего исследования солнечной и космической физики Национальной академии не ожидается до декабря 2024 года. проекта с тех пор, как команда опубликовала свое предложение в прошлом году, произошло одно важное событие, а именно успешный первый запуск системы космического запуска (SLS), предназначенной в качестве потенциальной ракеты-носителя для этой амбициозной миссии.
МакНатт говорит, что его команда также говорила с другими компаниями о возможных альтернативных больших ракетах, которые могли бы запустить миссию, таких как Starship SpaceX, который, как ожидается, совершит свой первый орбитальный испытательный полет к 2023 году. «Мы разговариваем с ними», — говорит МакНатт. . Отдельная межзвездная миссия из Китая, Interstellar Express, похоже, все еще готовится к запуску в конце этого десятилетия.
На данный момент «Новые горизонты» — единственный космический корабль, несущийся к краю Солнечной системы, и у него впереди два возможных будущего. Одним из них является междисциплинарное исследование внешней части Солнечной системы, которое не будет иметь себе равных в ближайшие годы. «Мы проходим через внешнюю гелиосферу, где прошел «Вояджер», но с гораздо лучшими приборами», — говорит Стерн. «Наши инструменты для измерения частиц гораздо более чувствительны. У нас есть детектор пыли. А наш ультрафиолетовый спектрометр используется для изучения распределения нейтрального газообразного водорода.
У «Вояджера» просто не было технологии для этого». Другой — это отвлечение на еще не обнаруженный астероид или комету, скрывающуюся во внешнем поясе Койпера, заманчивая, но все более сложная возможность. «Мы не знаем, как далеко на самом деле простирается пояс Койпера», — говорит Стерн. «Мы делаем все возможное. Если есть что-то, к чему можно добраться, мы это найдем».
ОБ АВТОРАХ
Джонатан О’Каллаган — независимый журналист, освещающий коммерческие космические полеты, исследование космоса и астрофизику. Подписывайтесь на него в Твиттере @Astro_Jonny
Новый метод определения возраста откроет новую эру планетарной науки, говорят исследователи
Кусок марсианского метеорита по прозвищу «Черная красавица», в который встроены фрагменты более старых камней. Цвет добавляется для обозначения различных элементов: красный — это магний, зеленый — кальций, а синий — алюминий. Используя новый инструмент, группа ученых из Чикагского университета и Полевого музея оценила возраст этого метеорита в 2,2 миллиарда лет.
Кредит: Мария Вальдес
Грядущее десятилетие, как ожидается, принесет настоящее процветание науке о планетах: космические миссии должны доставить образцы горных пород с Луны, Марса, марсианского спутника Фобоса и примитивного астероида. И ученые говорят, что есть новый метод определения возраста горных пород, метеоритов и даже артефактов, который может помочь открыть новую эру открытий.
Группа сотрудников Чикагского университета и Филдовского музея естественной истории протестировала инструмент, изготовленный компанией Thermo Fisher Scientific, на куске марсианского метеорита по прозвищу «Черная красавица» и смогла быстро и точно датировать его, исследуя его с помощью крошечный лазерный луч — значительное улучшение по сравнению с предыдущими методами, которые требовали гораздо больше работы и разрушали части образца. Их исследование опубликовано в Журнал аналитической атомной спектрометрии .
«Мы очень воодушевлены этим демонстрационным исследованием, так как думаем, что сможем использовать тот же подход для датирования пород, которые будут добыты в ходе нескольких космических миссий в будущем», — сказал Николя Дофас, профессор Университета Луи Блока.
Геофизические науки в Чикагском университете и первый автор исследования, излагающего результаты. «Следующее десятилетие будет потрясающим с точки зрения исследования планет».
Камень веков
Ученые используют изотопы для определения возраста образцов уже более века. Этот метод использует тот факт, что некоторые типы элементов нестабильны и медленно превращаются в другие типы с медленной предсказуемой скоростью. В этом случае ученые используют тот факт, что рубидий-87 превратится в стронций-87, поэтому чем старше порода, тем больше в ней будет стронция-87.
Рубидиевое датирование можно использовать для определения возраста горных пород и объектов, которым миллиарды лет; он широко используется для понимания того, как образовались Луна, Земля и Солнечная система, для понимания системы трубопроводов магмы под вулканами, а также для отслеживания миграции людей и промыслов в археологии.
Раньше, однако, на это измерение уходили недели, и часть образца уничтожалась.
Чтобы провести эти тесты традиционным методом, «вы берете кусок породы, разбиваете его молотком, растворяете минералы с помощью химикатов и используете специальную сверхчистую лабораторию для их обработки, а затем переносите его на масс-спектрометр. для измерения изотопов», — объяснила соавтор исследования Мария Вальдес, научный сотрудник Центра метеоритики и полярных исследований Роберта А. Притцкера в Полевом музее естественной истории.
Но компания Thermo Fisher Scientific разработала новую машину, которая обещала значительно сократить время, токсичность и количество образцов, разрушаемых в процессе. Он использует лазер для испарения крошечной части образца — созданное отверстие имеет размер одного человеческого волоса — а затем анализирует атомы рубидия и стронция с помощью масс-спектрометра, который использует новые технологические достижения для точного измерения изотопов стронция.
Дофас, Вальдес и несколько других сотрудников хотели проверить новую технику, и у них был идеальный кандидат: кусок метеорита, упавший на Землю с Марса.
Этот особый метеорит получил прозвище Черная красавица за его великолепный темный цвет. Он испещрен более светлыми фрагментами, которые представляют собой еще более древние породы, вкрапленные в скалу.
Однако эти фрагменты были свернуты в другую скалу намного позже в истории Марса. Это немного похоже на то, когда вы печете печенье, — объяснил Вальдес. шоколадная стружка и орехи были сделаны в разное время и в разных местах, но все компоненты объединяются, когда вы печете печенье.
Ученые хотят знать возраст всех этих шагов на этом пути, потому что состав каждого набора говорит им о том, какими были условия на Марсе в то время, включая состав атмосферы и вулканическую активность на поверхности. Они могут использовать эту информацию, чтобы собрать воедино временную шкалу Марса.
Однако до сих пор некоторые части истории оспаривались; разные исследования давали разные ответы для эпохи, когда все компоненты Черной Красоты собрались вместе и образовали одну скалу, поэтому ученые подумали, что метеорит будет идеальным кандидатом для проверки возможностей новой техники.
Они привезли образец Black Beauty в Германию, чтобы опробовать его.
В считанные часы, а не недели прибор выдал ответ: 2,2 миллиарда лет. Команда считает, что это время, когда он обрел свою окончательную форму.
Более того, чтобы провести тест, ученые смогли поместить весь кусок метеорита в машину, а затем точно выбрать крошечный участок для определения возраста. «Это был особенно хороший инструмент для решения этого спора», — сказал Дофас. «Когда вы откалываете кусок камня для проверки по-старому, возможно, вы смешиваете другие фрагменты, что может повлиять на ваши результаты. У нас нет этой проблемы с новой машиной».
Этот метод может быть чрезвычайно полезен во многих областях, но Дофас и Вальдес особенно заинтересованы в нем для понимания всего, от истории воды на поверхности Марса до того, как сформировалась сама Солнечная система.
В следующем десятилетии ученые ожидают множество новых образцов из других мест, кроме Земли. США и Китай планируют новые миссии на Луну; миссии по перехвату астероида под названием Бенну приземлятся в 2023 году с полезными грузами грязи, собранными с его поверхности; еще одна миссия доставит образцы с луны Марса Фобоса в 2027 году; и к началу 2030-х годов НАСА надеется вернуть образцы, которые сейчас собирает на Марсе марсоход Perseverance.