Это означает, что разность относительного изменения количества 17O по отношению к 16O в водяном паре будет вдвое меньше, чем количества 18O по отношению к 16O. Если бы мы измерили относительную разность отношений 17O к 16O и 18O к 16O во многих веществах (в воздухе, воде, камне или тканях человеческого тела) для многих различных мест на Земле и затем нанесли эти значения на график в соответствующих осях, все они попали бы на одну прямую линию с наклоном Уч. Мы называем эту прямую «линией земного фракционирования». Все, что есть на Земле, ложится на эту прямую.
Как бы ни перемешивался кислород между разными точками на нашей планете, какую бы форму он ни принимал – будь это водяной пар, поднимающийся над чашкой горячего чая, или расплавление старых камней и кристаллизация новых, – его изотопный состав всегда изменяется именно этим систематическим и упорядоченным способом. Все субстанции располагаются вдоль одной и той же прямой с наклоном ½: относительное изменение процентного отношения 17O и 16O вдвое меньше, чем для отношения 18O и 16O. Все укладывается на линию земного фракционирования. Природа ведет себя систематически и предсказуемо.
Но в Солнечной системе мы наблюдаем немного различающиеся пропорции изотопов кислорода. Планеты, сформировавшиеся в различных частях Солнечной системы, наследуют эти различия в смеси изотопов. У каждой планеты собственная уникальная линия с наклоном Уч, на которую укладываются все находящиеся на ней кислородосодержащие субстанции (например, камни). Эти линии – меркурианского, венерианского, земного и марсианского фракционирования – параллельны, но немного смещены по вертикали друг относительно друга.
Эти прямые с наклоном ½ подсказывают нам сильную и, главное, проверяемую гипотезу: если астероиды представляют собой разлетевшиеся в разные стороны обломки бывшей когда-то единым целым планеты, то все метеориты – «шрапнель», в которую превращаются астероиды – тоже должны укладываться на уникальную линию с наклоном ½.
Поэтому нетрудно понять возбуждение, охватившее научное сообщество, когда в 1970-х группа космохимиков из Чикагского университета измерила изотопный состав кислорода в куске каменного метеорита и обнаружила, что он не ложится на линию земного фракционирования.3 Изотопный состав кислорода этого метеорита оказался в буквальном смысле «не от мира сего» – он ясно доказывал внеземное происхождение камня. Метеорит был в большой степени непропорционально обогащен 160 по сравнению с любой субстанцией, когда-либо изученной на Земле. Эти измерения пробудили огромный интерес к изотопному составу кислорода в метеоритах, интерес, который не ослабевает и сегодня. Исследования, выполненные в последние десятилетия, дали нам ясную картину природы астероидов.
Изотопный состав метеоритов не укладывается на одну прямую с наклоном Ух метеориты группируются в многочисленные отличающиеся друг от друга по этому параметру скопления. Эта ситуация полностью расходится с гипотезой происхождения метеоритов из одной некогда целой планеты – в этом случае все камни укладывались бы на собственную уникальную прямую с наклоном Уч. Таким образом, мы получаем убедительное доказательство, что метеориты не имеют общего происхождения. Они образовались из многих отдельных каменных тел, каждое из которых отличалось своей уникальной смесью изотопов 16O, 17O и 18O.
Астероиды – не фрагменты разрушенной планеты. Они всегда были отдельными телами и никогда не образовывали единого целого. Астероиды были роем одиноких странников.
Кислороду и еще есть о чем рассказать. Быстро стало ясно, что метеориты, сгруппированные на основе номинального геологического сходства, также имеют и идентичный изотопный состав кислорода. Каждая отдельная группа метеоритов происходит от собственного индивидуального астероида, а все вместе они разворачивают перед нами общую геологическую историю своих «родителей». Астероиды вовсе не образуют однородного роя идентичных космических обломков – они столь же богаты подробностями и разнообразны, как и сами метеориты.
Но прежде чем мы перейдем к исследованию их историй, стоит ненадолго обратиться к тем примерно 400 метеоритам, которые происходят от более знакомого нам планетного тела.
18 января 1982 года члены ежегодной американской экспедиции «охотников за метеоритами» на Восточно-антарктическом ледяном щите, как обычно, боролись со жгучим холодом. Уже пора было возвращаться в лагерь, как вдруг один из них заметил на поверхности голубого глетчерного льда темный камень величиной с грецкий орех – 373-й и последний метеорит, найденный в этом сезоне. Сразу же стало ясно, что это не обычный метеорит: на его поверхности кора плавления местами слезла, обнажив остроугольные участки белого камня размером в сантиметр (геологи называют такие участки «кластами»), окруженные гораздо меньшими угольно-черными фрагментами. Эта картина была непохожа ни на один ранее найденный метеорит. Камень тщательно упаковали в отдельный стерильный контейнер и вместе с другими 372 метеоритами, собранными в этом году, отправили в Джонсоновский Космический центр NASA в Хьюстоне (США) для классификации. Метеорит, получивший имя «Аллан Хиллс 81005»4, подвергся стандартной процедуре обработки, применявшейся для антарктических метеоритов необычного вида: из камня была вырезана тонкая пластинка и превращена в шлиф. Изготовление шлифов – обычная для геологов процедура: тонкие срезы камня отшлифовываются до толщины в тридцать микрон и устанавливаются на предметное стекло микроскопа.[3] При такой толщине среза камень начинает пропускать световые лучи, а оптические свойства этого излучения помогают геологам определять минералы, из которых состоит камень, и описывать его геологические характеристики.
3
В одном сантиметре 10 000 микрон (микрометров). Для сравнения: типичная толщина человеческого волоса около 100 микрометров.