Сенсационные результаты миссии Genesis?

[KBOB]

Всё-таки в данном случае возможно найдутся относительно простые объяснения. Солнце-то уже пол жизни прожило (что не могло не сказаться на составе его внешних слоёв и солнечного ветра), и должно отличаться по изотопному составу от другого материала солнечной системы. Вот если отличия "в другую сторону"...
 

   Термоядерные реакции в недрах Солнца идут двумя путями. Главным образом происходит прямое соединение водорода в гелий - протон-протонный синтез. Некоторую роль играет CN-цикл (цикл Бёте или углеродный цикл) - объединение в гелий с углеродным катализом. Но оба этих механизма никак не влияют на содержание изотопов кислорода (CN цикл ограничивается радиоактивным изотопом кислород-15, содержание кислорода меняет CNO-цикл, который на Солнце пока не идёт).

То есть весь кислород, все изотопы, в солнечной системе образовались изначально,  и никаких таких (кроме разве механического разделения в силу каких-то обстоятельств), образующих кислород механизмов в процессе её эволюции нет? Абсолютно всё образовалось на поздних стадиях звёзд предыдущих поколений, и частично в начале эволюции Вселенной?
Все три изотопа абсолютно стабильны? Период полураспада неизвестен (я сходу не нашёл)?

   Изотопы O-16,O-17,O-18 абсолютно стабильны и могли быть получены новорожденной Солнечной системой лишь от предыдущих поколений массивных зыёзд. Звезда типа Солнца не производит кислорода на стадии главной последовательности, а лишь на стадии угасания. Так, что содержание кислорода измениться не могло.
   Разделение изотопов - крайне сложный процесс, требующий особо изощрённой технологии - ультрацентрифуга, хроматографическая колонка, тысячекратная прогонка через пористую перегородку, высокопроизводительный масс-спектрометр. Невозможно, чтобы подобные устройства создались в Солнечной системе самопроизвольно и переработали весь материал газо-пылевого облака.

   Собственно, повышенное содержание O-16 на Солнце три года как уже не сенсация. Цитата из http://www.membrana.ru/particle/12393 от 17 марта 2008:

И вот только теперь, после тщательного изучения образцов, объявлено о научных результатах миссии: в сравнении с Землёй и метеоритами Солнце обогащено самым распространённым изотопом кислорода — кислородом-16.

   Просто сейчас об этом объявлено официально.

Масс независимое фракционирование изотопов кислорода
http://en.wikipedia.org/wiki/Mass-independent_fractionation

[Крупин]

    Масс независимое фракционирование за десятилетия так и не вышло из стадии неконкретного голословного трёпа даже для объяснения мелких локальных неоднородностей отдельных метеоритов. И уж совершенно не катит для выметания огромных масс кислорода-16 из всей громадной области Солнечной системы.

[mon]

А может все дело в том, что легкий кислород в древности использовали в ракетах, и он попросту улетучился в космосе?
Но все равно легкого изотопа большой избыток на Земле.
Кстати говоря, по идее должно быть наоборот, избыток легкого изотопа, ибо при первичной дифференциации планеты более тяжелые элементы и изотопы должны были тонуть в глубь планеты, а легкие - наоборот всплывать!
Видимо все дело в том, что Солнце и протопланетный диск образовались из разных газопылевых облаков,  Видимо планетарный диск образовался из остатков взрыва сверхновых, с избытком тяжелых изотопов!

[Dem]

Облако могло быть и одно, но неоднородное. И при формировании системы - эти неоднородности не перемешались, а образовали столь же неоднородные протопланетные кольца.

[mon]

возможны неоднородные облака, но вот по изотопному составу однородность маловероятна, облака от нескольких взрывов сверхновых тоже маловероятны, ибо такое облако не может долго существовать

[Крупин]

 

А может все дело в том, что легкий кислород в древности использовали в ракетах, и он попросту улетучился в космосе?
 

   Лёгкий кислород O-16, как раз наиболее распространён. Природное содержание изотопов следующее:  ¹⁶О (99,759%). Затем идет ¹⁸О (0,204%), и, наконец, ¹⁷О (0,037%)
   Как видим, концентрация  17-го и 18-го изотопов столь мала, что нет резона очищать от них ракетное топливо. Так что ракетчикам с кислородом повезло, а вот планетологам эти премалые примеси тяжёлых изотопов преподнесли пребольшие тяжеленные проблемы.

Но все равно легкого изотопа большой избыток на Земле.
Кстати говоря, по идее должно быть наоборот, избыток легкого изотопа, ибо при первичной дифференциации планеты более тяжелые элементы и изотопы должны были тонуть в глубь планеты, а легкие - наоборот всплывать!
 

   Как раз содержание лёгкого изотопа на Земле меньше, чем на Солнце. Так что эффект его всплытия сглаживал бы разницу. Но хотя, в общефилософском смысле какой-то мизерный эффект из-за гравитации должен быть, но, во-первых - Земля не ультрацентрифуга, а во-вторых происходит конвективное перемешивание земных недр. Ну и кроме того, эффект гравитационного концентрирования  - это процесс из того же разряда масс-зависимого фракционирования и все эти эффекты лежат на линии земного фракционирования. Солнечный же кислород на эту линию не ложится (как кстати кислород некоторых фрагментов примитивных метеоритов).

Так каковы же выводы из проведённого изотопного анализа?

   Будь это открытие сделано на заре планетологии, когда красивая простая логически стройная гипотеза формирования Солнечной системы из идеально ровного протопланетного диска только нарождалась, гипотеза погибла бы ещё в зародыше. Но к настоящему времени концепция отрастила настолько глубокие корни, что никакие неприятные факты не смогут её поколебать. Имея мощное учёное лобби, войдя во все учебные программы как практически доказанная теория, так замечательно просто объясняя "основополагающие" свойства - округлость планетных орбит и деление планет на две группы, гипотеза протопланетного диска воистину непотопляема, несмотря на хронические противоречия с реальными фактами.

[armadillo]

Изотопы O-16,O-17,O-18 абсолютно стабильны и могли быть получены новорожденной Солнечной системой лишь от предыдущих поколений массивных зыёзд. Звезда типа Солнца не производит кислорода на стадии главной последовательности, а лишь на стадии угасания. Так, что содержание кислорода измениться не могло.

прямой Т-Я реакции нет. А вот сопутствующие реакции при обычной водородной не могли повлиять?

[Крупин]

Изотопы O-16,O-17,O-18 абсолютно стабильны и могли быть получены новорожденной Солнечной системой лишь от предыдущих поколений массивных зыёзд. Звезда типа Солнца не производит кислорода на стадии главной последовательности, а лишь на стадии угасания. Так, что содержание кислорода измениться не могло.

прямой Т-Я реакции нет. А вот сопутствующие реакции при обычной водородной не могли повлиять?

   Я не специалист. Но ядерные реакции, их пороги, времена жизни нестабильных продуктов и все возможные пути тщательно проанализированы не одним поколением ядерщиков и астрофизиков. Для звёзд солнечного типа главным путём является прямой синтез водорода в гелий. Небольшую роль играет CN цикл, уравнение которого по Википедии  http://ru.wikipedia.org/wiki/CNO-%F6%E8%EA%EB :

Основной путь реакции CN-цикла :
¹²C + ¹H   →   ¹³N + γ   +1,95 МэВ (1,3×107 лет)
¹³N   →   ¹³C + e+ + νe   +1,37 МэВ   (7 минут)
¹³C + ¹H   →   ¹⁴N + γ   +7,54 МэВ   (2,7×106 лет)
¹⁴N + ¹H   →   ¹⁵O + γ   +7,29 МэВ   (3,2×108 лет)
¹⁵O   →   ¹⁵N + e+ + νe   +2,76 МэВ   (82 секунды)
¹⁵N + ¹H   →   ¹²C + ⁴He   +4,96 МэВ   (1,12×105 лет)

Из той же Википедии далее:
Процессы кислородного сгорания
В реакции с захватом протона ядром ¹⁵N возможен ещё один исход — образование ядра ¹⁶О и рождается новый цикл NO I-цикл.
Он имеет в точности ту же структуру, что и CN-цикл:
¹⁴N + ¹H   →   ¹⁵O + γ   +7,29 МэВ (3,2×108 лет)
¹⁵O   →   ¹⁵N + e+ + νe   +2,76 МэВ   (82 секунды)
¹⁵N + ¹H   →   ¹⁶O + γ   +12.13 МэВ   
¹⁶O + ¹H   →   ¹⁷F + γ   +0,60 МэВ   
¹⁷F   →   ¹⁷O + e+ + νe   +2,76 МэВ   
¹⁷O + ¹H   →   ¹⁴N + ⁴He   +1,19 МэВ   

Как видно, в принципе, пятнадцатый азот, захватив протон, может породить не только углерод-1, как в CN цикле, но и кислород-16. Но для этого протон должен иметь почти втрое большую энергию (12,13 Мэв вместо 4,96 Мэв). И такая разница, видимо, приводит к совершенной несущественности реакции для Солнца.

[KBOB]

По последним данным CNO-цикл протекает на поверхности Солнца
http://arxiv.org/ftp/astro-ph/papers/0512/0512633.pdf

 

[Крупин]

По последним данным CNO-цикл протекает на поверхности Солнца
http://arxiv.org/ftp/astro-ph/papers/0512/0512633.pdf

 

   Посмотрите авторский коллектив. Там присутствует O.Manuel - этим всё сказано.
   Оливер Мануэль - фигурант темы https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,31910.0/all.html - выдающийся специалист по изотопной космохимии. Но когда специалист в какой-то узкой области встревает в чужую сферу, зачастую порет полную чушь. Где-то с 80-х годов прошлого века Мануэль толкает гипотезу о том, что Солнце - остаток взорвавшейся Сверхновой, из оболочки которой сделаны планеты. А Солнце никакое не водородное, а железное.

[KBOB]

Изотопы O-16,O-17,O-18 абсолютно стабильны и могли быть получены новорожденной Солнечной системой лишь от предыдущих поколений массивных зыёзд. Звезда типа Солнца не производит кислорода на стадии главной последовательности, а лишь на стадии угасания. Так, что содержание кислорода измениться не могло.

прямой Т-Я реакции нет. А вот сопутствующие реакции при обычной водородной не могли повлиять?

   Я не специалист. Но ядерные реакции, их пороги, времена жизни нестабильных продуктов и все возможные пути тщательно проанализированы не одним поколением ядерщиков и астрофизиков. Для звёзд солнечного типа главным путём является прямой синтез водорода в гелий. Небольшую роль играет CN цикл, уравнение которого по Википедии  http://ru.wikipedia.org/wiki/CNO-%F6%E8%EA%EB :

Основной путь реакции CN-цикла :
¹²C + ¹H   →   ¹³N + γ   +1,95 МэВ (1,3×107 лет)
¹³N   →   ¹³C + e+ + νe   +1,37 МэВ   (7 минут)
¹³C + ¹H   →   ¹⁴N + γ   +7,54 МэВ   (2,7×106 лет)
¹⁴N + ¹H   →   ¹⁵O + γ   +7,29 МэВ   (3,2×108 лет)
¹⁵O   →   ¹⁵N + e+ + νe   +2,76 МэВ   (82 секунды)
¹⁵N + ¹H   →   ¹²C + ⁴He   +4,96 МэВ   (1,12×105 лет)

Из той же Википедии далее:
Процессы кислородного сгорания
В реакции с захватом протона ядром ¹⁵N возможен ещё один исход — образование ядра ¹⁶О и рождается новый цикл NO I-цикл.
Он имеет в точности ту же структуру, что и CN-цикл:
¹⁴N + ¹H   →   ¹⁵O + γ   +7,29 МэВ (3,2×108 лет)
¹⁵O   →   ¹⁵N + e+ + νe   +2,76 МэВ   (82 секунды)
¹⁵N + ¹H   →   ¹⁶O + γ   +12.13 МэВ   
¹⁶O + ¹H   →   ¹⁷F + γ   +0,60 МэВ   
¹⁷F   →   ¹⁷O + e+ + νe   +2,76 МэВ   
¹⁷O + ¹H   →   ¹⁴N + ⁴He   +1,19 МэВ   

Как видно, в принципе, пятнадцатый азот, захватив протон, может породить не только углерод-1, как в CN цикле, но и кислород-16. Но для этого протон должен иметь почти втрое большую энергию (12,13 Мэв вместо 4,96 Мэв). И такая разница, видимо, приводит к совершенной несущественности реакции для Солнца.

12,13 Мэв и 4,96 Мэв это энерговыделение.

[Крупин]

12,13 Мэв и 4,96 Мэв это энерговыделение.

   Да, конечно, не подумав ... спорол. Но в любом случае реакции с кислородом (по крайней мере по всем теориям) внутри Солнца не протекают. Иначе не стали бы такую дорогостоящую миссию посылать. Видимо порог второй реакции гораздо выше, чтобы при солнечных температурах она шла хоть чуть-чуть.

[Гришин С. Г.]

Посмотрите авторский коллектив. Там присутствует O.Manuel - этим всё сказано.
   Оливер Мануэль - фигурант темы https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,31910.0/all.html - выдающийся специалист по изотопной космохимии. Но когда специалист в какой-то узкой области встревает в чужую сферу, зачастую порет полную чушь. Где-то с 80-х годов прошлого века Мануэль толкает гипотезу о том, что Солнце - остаток взорвавшейся Сверхновой, из оболочки которой сделаны планеты. А Солнце никакое не водородное, а железное.

О железе говорить не буду, в остальном же -
похожую "чушь пороли":
Бюффон -1745, Джинс (1877-1946), Рассел-1935,
Хойл (1915-2001) и многие другие.
Даже я не исключаю, что Солнце было
в тесной паре перед тем как...
Правда, дальше у меня не так, как у Рассела или Хойла.
Не верю, что взрыв или разрыв могут создать
такой планетарный крутящий момент.

[KBOB]

12,13 Мэв и 4,96 Мэв это энерговыделение.

Да, конечно, не подумав ... спорол. Но в любом случае реакции с кислородом (по крайней мере по всем теориям) внутри Солнца не протекают. Иначе не стали бы такую дорогостоящую миссию посылать. Видимо порог второй реакции гораздо выше, чтобы при солнечных температурах она шла хоть чуть-чуть.

http://www.astronet.ru/db/msg/1188751
На солнце углеродный цикл дает ~1% энерговыделения.
Посредством У.ц. водород превращается в гелий не только в недрах массивных звезд, но и на поверхности звезд, где могут происходить вспышки термоядерного горения (см. Барстеры).
Хочу заметить, что в процессе углеродного цикла изотопы С, N и O не накапливаются, накапливается гелий и расходуется водород! В углеродном цикле устанавливаются равновесные концентрации изотопов С, N и O, зависящие от температуры..

[Крупин]

На солнце углеродный цикл дает ~1% энерговыделения.
Посредством У.ц. водород превращается в гелий не только в недрах массивных звезд, но и на поверхности звезд, где могут происходить вспышки термоядерного горения (см. Барстеры).
Хочу заметить, что в процессе углеродного цикла изотопы С, N и O не накапливаются, накапливается гелий и расходуется водород! В углеродном цикле устанавливаются равновесные концентрации изотопов С, N и O, зависящие от температуры..

   Разумеется, так оно и есть. Более тяжёлые элементы являются просто промежуточными катализаторами. Но в CN (углерод-азот) цикле кислород  никак не задействован. Кислород участвует (как катализатор) в CNO (углерод-азот-кислород) цикле, который на Солнце не идёт.
   На поверхности Солнца ядерные реакции не идут - звезда не того типа.

[Крупин]

Посмотрите авторский коллектив. Там присутствует O.Manuel - этим всё сказано.
   Оливер Мануэль - фигурант темы https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,31910.0/all.html - выдающийся специалист по изотопной космохимии. Но когда специалист в какой-то узкой области встревает в чужую сферу, зачастую порет полную чушь. Где-то с 80-х годов прошлого века Мануэль толкает гипотезу о том, что Солнце - остаток взорвавшейся Сверхновой, из оболочки которой сделаны планеты. А Солнце никакое не водородное, а железное.

О железе говорить не буду, в остальном же -
похожую "чушь пороли":
Бюффон -1745, Джинс (1877-1946), Рассел-1935,
Хойл (1915-2001) и многие другие.

   Им простительно - времена были другие и при том уровне сведений катастрофические гипотезы формирования Солнечной системы дурью вовсе не казались.

Не верю, что взрыв или разрыв могут создать
такой планетарный крутящий момент.

   Совершенно справедливо. Выброшенное из предка Солнца вещество Сверхновой, не разлетись оно каким-то чудом в просторы Галактики (скорость разлёта оболочки бешеная), должны были, двигаясь по кеплерову эллипсу возвратиться назад, не образовав никакого диска. Так что Мануэль в корне неправ как с точки зрения астрофизики и ядерной физики, так и с точки зрения простой механики.

[Крупин]

   Однако, Мануэль смотрит на проблему с космохимической точки зрения. Вся Солнечная система пронизана всевозможными изотопными метеоритными аномалиями, для которых покамест существуют лишь формальные отмазки. Все аномалии объясняются стандартно - возле газо-пылевого облака, колыбели Солнечной системы взорвалась Сверхновая, выполнившая сразу двоякую роль. Она впрыснула в облако свежесинтезированный материал и сжала облако, дав начальный толчок к превращению его в диск и далее в планетную систему.

   Формально вполне подходящее объяснение. Однако, слишком близкая Сверхновая должна была бы рассеять облако, вместо того, чтобы просто обжать его, а взорвись она на безопасном расстоянии, в облако попало бы слишком мало аномального материала, чтобы его можно было обнаружить. К тому же налетающая с огромной скоростью на облако оболочка должна резко повысить температуру, испарив пыль и рассеяв пары так, что всякие изотопные неоднородности равномерно размажутся по облаку.

  Видимо явная неудовлетворительность подобных объяснений подтолкнула Мануэля к сочинению экстравагантной теории о Сверхновом взрыве предшественницы Солнца. Тогда мол все проблемы решаются. И аномального материала много-много и разнообразие есть - разные слои Сверхновой отлетают на различные расстояния и каждый кольцевой слой диска имеет свои изотопные особенности.

[Крупин]

   Но, может быть облако - колыбель Солнечной системы было просто очень неоднородным?

возможны неоднородные облака, но вот по изотопному составу однородность маловероятна, облака от нескольких взрывов сверхновых тоже маловероятны, ибо такое облако не может долго существовать

   Как раз всё наоборот. Разлетающаяся оболочка Сверхновой никак не соберётся в облако, а рассеется в беспределе Галактики. Разрозненные атомы этой оболочки когда-нибудь наткнутся на сгущение и застрянет в нём. За сотни миллионов - миллиарды лет к этому же сгущению приблудятся атомы от другой, третьей, сотой, тысячной Сверхновой. И так постепенно соберётся громадное газо-пылевое облако массой в сотни Солнц. Из-за длительности формирования и множественности Сверхновых, принявших участие в формировании облака, оно будет очень однородным и все аномально короткоживущие радиоактивные изотопы успеют распасться, так что анализы покажут полную изотопную однородность материала облака. И такие облака как раз существуют очень долго, не проявляя никакого желания к формированию звёзд.

Облако могло быть и одно, но неоднородное. И при формировании системы - эти неоднородности не перемешались, а образовали столь же неоднородные протопланетные кольца.

   Допустим, что так. Исходное облако в сотни солнц было всё-таки не совсем однородным. Но Солнечная система формировалась не из всего облака, а из малой его части, которая-то уж была однородной наверняка. Но пусть даже это не так. Фрагмент облака, сжимаясь в диск, хаотически раскручивается и разогревается. Гармоничный протопланетный диск создаётся при успокоении всех пертурбаций переходного периода и должен быть изотопически абсолютно выровненным. Но и это не всё - мешанина по теории продолжается и при формировании планет - всякие миграции и турбулентности. После таких катаклизмов никаких следов не должно было бы сохраниться.

[KBOB]

На солнце углеродный цикл дает ~1% энерговыделения.
Посредством У.ц. водород превращается в гелий не только в недрах массивных звезд, но и на поверхности звезд, где могут происходить вспышки термоядерного горения (см. Барстеры).
Хочу заметить, что в процессе углеродного цикла изотопы С, N и O не накапливаются, накапливается гелий и расходуется водород! В углеродном цикле устанавливаются равновесные концентрации изотопов С, N и O, зависящие от температуры..

   Разумеется, так оно и есть. Более тяжёлые элементы являются просто промежуточными катализаторами. Но в CN (углерод-азот) цикле кислород  никак не задействован. Кислород участвует (как катализатор) в CNO (углерод-азот-кислород) цикле, который на Солнце не идёт.
   На поверхности Солнца ядерные реакции не идут - звезда не того типа.

Не совсем так.
В реакции N¹⁵ + p = O¹⁶, ядро кислорода образуется в возбужденном состоянии. Возбуждение может сниматься за счет распада O¹⁶ = С¹² + He⁴ (цикл СN), либо излучения гамма кванта (цикл NO).
Соотношение вероятностей каналов 1/0.0004. В любой звезде идут оба цикла.

[Крупин]

В реакции N¹⁵ + p = O¹⁶, ядро кислорода образуется в возбужденном состоянии. Возбуждение может сниматься за счет распада O¹⁶ = С¹² + He⁴ (цикл СN), либо излучения гамма кванта (цикл NO).
Соотношение вероятностей каналов 1/0.0004. В любой звезде идут оба цикла.

   Да, вы правы. Но видимо, из-за слабой интенсивности побочного варианта он не мог существенно сказаться на содержании O-16, иначе планетологи, надо полагать не преминули бы оспорить озвученную трактовку сенсационных результатов Генезиса, что явно было бы в их интересах. Соглашаясь же с такой трактовкой планетологи должны были бы автоматически признать совершенную несостоятельность чересчур идеализированной классической модели формирования Солнечной системы.