Сотрудники лаборатории метеоритики и космохимии Института геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) обобщили данные о минеральном и химическом составах, а также основных периодах базальтового магматизма на различных телах Солнечной системы, и изучили взаимодействие базальтового вещества с атмосферой на примере Марса и Меркурия. Рассмотрены возможности применения полученных обобщений при исследовании экзопланет. Результаты исследования опубликованы в журнале «Геохимия».

Возможен ли базальтовый вулканизм на экзопланетах? (Рис. 1). Вероятно, да. Формирование базальтов является глобальным этапом эволюции дифференцированного (имеющего ядро, мантию и кору) космического тела (планеты или астероида) Солнечной системы. Одним из основных источников полной и детальной информации о составе этого вещества являются метеориты. Изучение особенностей базальтовых пород планет и астероидов Солнечной системы может быть использовано при интерпретации данных об экзопланетах и поисков на их поверхности следов базальтового вулканизма. На сегодняшний день подтверждено существование более 5 тысяч экзопланет, среди которых уже более 180 представителей так называемых планет земной группы, что значительно увеличивает шансы такой находки.

Информация о составе базальтоидов Солнечной системы, полученная на основе данных о дифференцированных метеоритах групп SNC (марсианские), HED (предположительно с астероида Веста), ангритов, образцах лунных базальтов, а также о составе поверхности космических тел, указывает на распространенность низкощелочных базальтов, основными составляющими которых являются силикаты Fe и Mg (оливин и пироксен) и плагиоклаз. Вариации составов главных минералов базальтовых пород значительны и зависят от валового состава каждой породы, степени фракционирования и режима остывания, но их спектральные характеристики могут быть использованы для поиска базальтов на экзопланетах.

Анализ литературных данных о минеральном составе поверхности планет и астероидов показал, что неизмененные базальтоиды обладают сходством спектральных характеристик, несмотря на имеющиеся различия их химического состава, установленного при изучении базальтовых метеоритов. Например, характеристические особенности поглощения в спектральной области от 0,8 до 2,5 мкм, обусловленные присутствием катиона Fe²⁺ в структуре оливина и пироксена, проявлены во всех базальтах Солнечной системы (Рис. 2). Помимо состава, важными параметрами, влияющими на спектральные характеристики базальтов, являются размер зерен, количество стекла вулканического или ударного происхождения, присутствие продуктов вторичного изменения и др.

На безатмосферных телах важную роль играют процессы реголитообразования и космического выветривания, тогда как для земплеподобных планет основополагающим фактором предполагается взаимодействие с атмосферой. Возникшие при взаимодействии с CO₂ и/или H₂O продукты изменения базальтового вещества должны бы обладать повышенным значением SiO₂ и Si/Al отношением, что следует учитывать при исследовании экзопланет с атмосферой.

Исследования проведены при финансовой поддержке Минобрнауки России.

Источник: ГЕОХИ РАН.