Невозможность второго рода. Невероятные поиски новой формы вещества - Пол Стейнхардт

Если бы вы изучили все атомы кислорода в воздухе, которым дышите, то обнаружили бы, что 99,76 % из них – это 16O, 0,04 % – 17O, а 0,2 % – 18O.

Это соотношение определяется историей нашей планеты и воздействием на ее минералы космических лучей и радиоактивности. У других планет, скажем у Марса, другая история эволюции, и на их минералы воздействовали космические лучи и радиоактивность другой интенсивности. Поэтому в минералах с Марса относительное содержание трех изотопов кислорода отличается от обычного для Земли. То же касается и минералов, образовавшихся на других планетах и на астероидах разных типов.

Измерив с помощью NanoSIMS содержание трех изотопов кислорода в различных минералах образца, геохимик может определить, является ли образец естественным и если да, то откуда он взялся.

Наконец от Джона Эйлера пришло долгожданное электронное письмо, в котором сообщалось, что исследование на масс-спектрометре NanoSIMS выполнено и результаты проанализированы:

Два важных вывода: аномалия 17O значительно меньше нуля, а 18O очень низкая.

Я чуть не зарычал от раздражения – после всех этих месяцев ожидания получить ответ и понятия не иметь, что он означает! Это был язык геохимиков, а я не геохимик. Однако, продолжив чтение, я был счастлив обнаружить, что Джон перевел результаты на понятный мне язык, использовав для иллюстрации своих соображений график, подобный тому, что приведен ниже.

По горизонтальной оси графика отложено количество обнаруженного в образце редкого изотопа 18O по отношению к наиболее распространенному изотопу 16O. Эту величину называют аномалией 18O. Вертикальная ось показывает количество редкого изотопа 17O по отношению все к тому же 16O. Это, соответственно, аномалия 17O.

Также на графике проведены две серые линии, пересекающиеся справа вверху. Точка их пересечения примерно соответствует уровням, которые получаются при измерениях океанской воды на Земле. Верхняя линия с надписью TF относится к так называемому земному фракционированию и указывает, какие доли 17O и 18O содержатся в различных минералах, образовавшихся на Земле. Поскольку горные породы на Земле формируются по-разному, распределение изотопов в них не совпадает в точности с океанской водой, а попадает обычно на различные позиции вдоль линии TF.

Ромбы, круги, треугольники и квадраты с выступающими линиями соответствуют значениям, которые были измерены для различных минералов, обнаруженных во флорентийском образце, – для пироксена, форстеритового оливина, нефелина и шпинели. Они не лежат вдоль линии TF, означающей земное фракционирование, откуда следует, что флорентийский образец не мог образоваться где-то на нашей планете.

Столь же важно и то, что результаты не распределены случайным образом, как могло бы оказаться в том случае, если бы материал был с целью обмана или случайно синтезирован в лаборатории или на алюминиевом заводе. Напротив, все точки ложатся вдоль другой линии, обозначенной CCAM.

CCAM – сокращение от Carbonaceous Chondrite Anhydrous Mineral (“безводный минерал углеродистых хондритов”). Этот специальный термин означал потрясающую вещь. В переводе с геохимического это означало, что флорентийский образец, включая наш квазикристалл, определенно был внеземным. Гость из космоса. Метеорит.

Если точнее, CCAM – это редкий тип метеоритов, называемых углистыми хондритами CV3.

Мы с Лукой были очень хорошо знакомы с углистыми хондритами CV3, особенно с самым известным из них под названием Альенде. Метеорит Альенде чуть не сорвал наш проект.

Годом ранее Гленн пришел к выводу, что порошкообразный материал в пузырьке с пометкой “4061-Хатыркит” из домашней лаборатории Курцио Чиприани на самом деле был частью метеорита Альенде. Помнилось, как он приписал эту путаницу “изощренному, если не злонамеренному, Творцу”. Отсюда он сделал вывод, что Чиприани был небрежным, а флорентийская коллекция минералов – ненадежной. Из-за этого едва не сорвалось первое публичное заявление о нашем открытии природного квазикристалла.

Благодаря исследованию на NanoSIMS мы с Лукой теперь знали, что Гленн ошибся, идентифицировав материал как Альенде. Но у его ошибки была вполне веская причина. Флорентийский образец хатыркита был столь же редким метеоритом. Оба они содержали множество одинаковых минералов, потому что образовались в сходных условиях 4,5 миллиарда лет назад при формировании Солнечной системы. Неудивительно, что Гленн принял одно за другое.

Однако идентичны они не были. Флорентийский образец оказался даже более интригующим, чем Альенде, поскольку содержал алюмомедные металлические сплавы, которые никогда ранее не встречались в других известных породах или минералах. А значит, он, возможно, был важнее Альенде, поскольку содержал следы прежде неизвестных физических процессов, происходивших в космическом пространстве. Вероятно, эти процессы повлияли на эволюцию планет и самые ранние стадии существования Солнечной системы. Но как именно?

Мы с Лукой знали, куда обращаться за ответом – непосредственно к одному из ведущих мировых экспертов по углистым хондритам CV3 Гленну Макферсону. Последние полтора года Гленн критиковал нашу работу. Он был самым убежденным сторонником версии, что образец из Флоренции – никчемный кусок шлака. С того самого момента, как мы с ним впервые встретились на ступенях Смитсоновского национального музея естественной истории, Гленн объяснял мне, почему он считает, что наш образец не может быть метеоритом.

Оригинальные снимки, восстановленные с поврежденного жесткого диска Луки, по мнению Гленна, содержали лишь беспорядочный “собачий завтрак”. Ни амстердамское расследование, связавшее наш образец с петербургским голотипом, ни установленный в конце концов контакт с Валерием Крячко, который непосредственно нашел образец при раскопках на Чукотке, не изменили существенным образом его позицию. Гленну удалось сохранить некоторую степень скептицизма даже после того, как Лука обнаружил в образце стишовит, заключающий в себе фрагмент квазикристалла.

Исследование на NanoSIMS могло свести на нет всю нашу тяжелую работу и доказать обоснованность скептицизма Гленна. Вместо этого оно дало противоположный результат, разом подтвердив нашу первоначальную гипотезу о естественном происхождении флорентийского образца.

К чести Гленна, это заставило его сложить оружие. Известный вычурностью своих выражений, Гленн в этот раз, получив по электронной почте мой отчет о результатах NanoSIMS, начал с простой фразы в теме письма: “Добро пожаловать в мой мир”.

Прежде всего, поздравляю – у вас внеземной образец. Я постоянно работаю с изотопами кислорода, поэтому очень хорошо понимаю эту диаграмму и ее значение. <…> Эти новые данные всё меняют. Можете отменять экспедицию в Сибирь и больше не беспокоиться/думать о таких вещах, как сверхвысокое давление, нижняя мантия, серпентинизация и так далее…

Однако теперь у нас есть несколько новых загадок. Если эта штука действительно добыта из осадочных отложений и это действительно метеорит, я не знаю, как они ее нашли, и не знаю, каким образом она сохранилась…

Весь этот проект внезапно оказался напрямую связан с моей сферой, а значит, мне придется играть более важную роль в руководстве им. Добро пожаловать в мой мир.

Убедить Гленна было