В лаборатории метеоритики и космохимии ГЕОХИ РАН, совместно с коллегами из МГУ и сотрудниками из США, обнаружены и изучены уникальные кристаллы новой разновидности минерала Mg-дельталумита и его ассоциаций с корундом и хибонитом. Новый минерал был обнаружен в редком типе метеоритов – углистом хондрите СН типа, богатом металлом, Sayh al Uhaymir 290 (SaU 290) из пустыни Омана. Находка может свидетельствовать об образовании минерала в процессах до образования или на заре образования Солнечной системы, что имеет большое значение для фундаментальной науки. Результаты исследования опубликованы в международном журнале “Meteoritics & Planetary Science” (Ryazantsev…Ivanova at al., 2024)¹.

Это первая находка минерала - Mg-дельталумита [(Al,Mg)(Al,◻)₂O₄] в природе, не только в метеоритах. Сам минерал дельталумит был впервые найден и описан как продукт извержения Плоского Толбачика на Камчатке (Pekov et al., 2020). Mg-дельталумит в метеорите находится в ассоциации с корундом (Al₂O₃) и хибонитом (CaAl₁₂O₁₉) (Рис. 1), причем ни корундовых зерен, ни корундовых тугоплавких Сa,Al-включений (CAIs) в СН хондритах ранее обнаружено не было, несмотря на находки ультратугоплавких включений, обогащенных Zr и Sc в этом типе метеоритов.

d1d91016-032f-456d-98a4-721247c305e8

Рисунок 1. Изображение в обратно-рассеянных электронах Mg-дельталумит-корунд-хибонитовых объектов из углистого хондрита СН, SaU 290. Dlt, d1, d2 - Mg-дельталумит, Cor - корунд, Hib - хибонит, V-ph – ванадиевая фаза.

Новый минерал имеет структуру шпинели. Его ассоциации (размером 5-20 микрон) содержат мельчайшие включения ультратугоплавких минералов, богатых Zr, Sc, включения металлов платиновой группы (PGE), а также металлический ванадий. Все зерна корунда, хибонита и Mg-дельталумита обогащены ¹⁶О (D¹⁷O = +22 3 ‰). Два зерна корунда по изотопному составу кислорода свидетельствуют о значительном изотопном масс-фракционировании: D¹⁸O ~ +34 ‰ и ~ +19‰ (Рис. 2).

d1d91016-032f-456d-98a4-721247c305e8

Рисунок 2. Изотопный состав кислорода Mg-дельталумита, корунда и хибонита.

Богатые корундом объекты оманского метеорита SaU 290 могли быть образованы в результате испарения и/или конденсация в горячей небулярной области вблизи протосолнца, где температура окружающей среды была близка к температуре конденсации корунда. Зерна корунда с мельчайшими включениями фаз, богатых Zr и Sc, и металлов PGE, свидетельствуют о температуре образования более высокой, чем температура конденсации корунда. Некоторые корундовые объекты с фракционированным изотопным составом кислорода должны были кристаллизоваться из расплава, который испарялся. При этом корунд-Mg-дельталумитовые объекты, окруженные хибонитовой каймой, свидетельствуют о взаимодействии корунда с газом солнечного состава при понижении температуры, чтобы мог образоваться хибонит. Однако, при такой температуре магний должен был полностью испариться, чего не наблюдается.

Следовательно, можно предположить происхождение предшественников корунд-Mg-ассоциаций до или в начале процесса образования Солнечной системы, так как присутствие металлического ванадия в дельталумите, например, свидетельствует о первичном существовании шпинели как вещества-предшественника. Однако, шпинель не может конденсироваться раньше, чем хибонит, значит, она должна была существовать раньше, до образования газа солнечного состава. Так как изотопный состав кислорода Mg-дельталумита все-таки солнечный и не имеет признаков досолнечного состава, то пока доказать это нельзя, и требуется дополнительное изучение Al-Mg изотопной системы Mg-дельталумит-корундовых объектов и процессов смешения солнечного и досолнечного изотопного состава кислорода.

«Вероятнее всего, Mg-дельталюмит-корунд-гибонитовые объекты образовались путем быстрой кристаллизации высокотемпературных (>2000°С) тугоплавких расплавов вещества-предшественника. Отсутствие минералов с температурами конденсации ниже, чем у корунда и хибонита, в корундовых объектах метеорита SaU 290 позволяют предположить, что после формирования эти объекты были быстро удалены из горячей небулярной области дисковым ветром и/или турбулентной диффузией», - прокомментировала ведущий научный сотрудник лаборатории метеоритики и космохимии ГЕОХИ РАН, доктор геолого-минералогических наук Марина Иванова.

¹ Ryazantsev K.M., Krot A.N., Ma C., Ivanova M.A, Lorenz C.A., and Shcherbakov V.D. (2024) Corundum±magnesium - deltalumite±hibonite-bearing objects in the CH chondrite Sayh Al Umaymir 290. Meteoritics & Planetary Science, https://doi.org/10.1111/maps.14238