|
Рис. 2. Масс-спектр
высокого разрешения - триплет масс с массовым
числом 3... |
Таким методом послужил предложенный
нестандартный метод "космического
трассера", основанный на измерении в
образцах концентрации стабильного изотопа 3He,
транспортируемого в осадочные породы
космической пылью. Формализм метода основан на
выражении (6) и не требует выполнения условия
постоянства скорости роста. Фактически очень
важно также, что закономерности радиоактивного
распада (1, 2), обязательные для неравновесных
методов и любых других, основанных на измерении
концентрации (активности) радиоактивных
изотопов, в методе "космического трассера"
никак не используются.
Масс-спектрометр для анализа гелия
должен удовлетворять ряду условий, два из
которых (высокое разрешение и высокая
чувствительность) взаимно противоречивы (рис. 2).
Совместить высокие аналитические параметры
удалось в магнитных резонансных
масс-спектрометрах [8], впервые
предложенных и сконструированных в ФТИ
им.А.Ф.Иоффе РАН и имеющихся в распоряжении
авторов.
Использовались образцы двух типов: 1)
толстые и 2) тонкие.
При получении толстых образцов
толщиной ~ 10 мм из конкреции в направлении
верх-низ выпиливалась сквозная колонка с
основанием ~10х10 мм, проходящая через
геометрический центр конкреции [7].
Затем колонка разрезалась на 7-10 образцов в
перпендикулярном направлении. Каждый образец
измельчался для усреднения состава по объему
образца. От него отбиралась часть весом около 1 г,
которая и загружалась в вакуумную
экстракционную установку, соединенную в линию с
масс-спектрометром.
|
Рис. 3. Концентрация изотопа 3He в
сквозной колонке образцов, вырезанных из ЖМК... |
Выяснено (рис. 3), что изотопное
отношение гелия в конкрециях имеет порядок
величины 3He/4He ~ 10-5, и показано,
что это результат смешения солнечного гелия с
отношением 3He/4He ~ 3,7*10-4,
поставляемого космической пылью, и изотопного
состава гелия терригенной пыли, имеющей
отношение 3He/4He ~ 10-7 - 10-8.
Простой расчет показывает, что более 99%
измеренной в образцах концентрации 3He
является солнечный гелий, имплантированный в
космические пылинки за время их существования в
открытом космосе. Расчет скоростей роста r по
толстым образцам показывает, что обычно величина
r лежит в пределах 1 - 10 мм/тысячу лет и меняется от
образца к образцу в пределах одной и той же
колонки образца, варьируя по величине ~ 10 раз. Из
рисунка видно также, что концентрация изотопа 3He
от середины конкреции к ее краям меняется по
определенному закону. Минимальное значение
концентрации 3He наблюдается в образцах,
расположенных вблизи геометрического центра
симметрии конкреции. Это дает основание считать,
что минимум на графике соответствует
зародышевому центру, вокруг которого произошло
формирование тела конкреции, т.е. в возрастном
исчислении это самый древний фрагмент конкреции.
Для верхней полуплоскости конкреции наблюдается
линейное увеличение концентрации изотопа 3He
от центра к периферии. Скорость роста конкреции
(6) является величиной, обратно пропорциональной
концентрации изотопа 3He и, соответственно,
уменьшается от центра к периферии. Для нижней
полуплоскости эта зависимость имеет другой
характер. По мере удаления от центра конкреции
концентрация изотопа 3He вначале несколько
увеличивается, затем достигает насыщения и
немного убывает. Такой вид зависимости,
вероятнее всего, отражает влияние эффекта
экранирования потока космической пыли телом
растущей конкреции. Поэтому для расчетов
скорости роста и возраста конкреции этим методом
необходимо использовать даные о концентрации
изотопа 3He только для верхней
полуплоскости.
далее>>
|