Невозможность второго рода. Невероятные поиски новой формы вещества

Двумя месяцами ранее Эд Столпер рекомендовал мне решить этот вопрос, проанализировав содержание в нашем образце редких изотопов кислорода. Он направил меня к геохимику Джону Эйлеру, который, среди прочего, изучал происхождение и эволюцию метеоритов. Однако до обнаружения стишовита я не чувствовал в себе достаточной уверенности, чтобы беспокоить Джона и просить его использовать дорогое оборудование для проверки нашего образца.

Джон тесно сотрудничал с Юньбинь Гуанем, директором Центра микроанализа в Калтехе. Центр располагал редкой исследовательской установкой под названием NanoSIMS – масс-спектрометром вторичных ионов с нанометровым разрешением, на котором можно было выполнить исследование изотопов кислорода, рекомендованное Эдом Столпером. Все установки NanoSIMS в мире можно было пересчитать по пальцам, и лишь несколько организаций, включая Калифорнийский технологический институт, допускали при работе с ними сотрудничество со сторонними участниками.

Джон согласился использовать NanoSIMS для проверки изотопов кислорода в одном из наших крошечных зерен. Я прилетел в Пасадену на встречу с ним, везя крошечные зерна в запечатанной коробочке, аккуратно уложенной в портфель. Эту драгоценную коробочку ни в коем случае нельзя было сдавать в багаж.

Прибыв в Калтех, я провел с Джоном несколько часов, просматривая все измерения, сделанные нашей командой в трех лабораториях – в Принстонском университете, Флорентийском университете и в Смитсоновском национальном музее естественной истории. Это был тот же набор данных, который я показал Эду двумя месяцами ранее, дополненный нашим недавним открытием стишовита.

Как и Эд, Джон пришел к выводу, что наш образец, скорее всего, имеет земное происхождение. “Свойства зерен минерала оливина напоминают мне земные образцы, которые я изучал”, – сказал он. Хотя я склонялся к тому, что наш образец прибыл из космоса, я очень уважал мнения Эда и Джона и старался сохранять непредвзятость.

Меня очень обрадовало то, что Джон согласился нам помочь. Он был умен, энергичен и точен. Однако меня глубоко разочаровали его следующие слова. Масс-спектрометр NanoSIMS был очень капризным устройством и в тот момент находился на ремонте. Предполагалось, что в рабочее состояние он вернется лишь через несколько месяцев.

Нам с Лукой ничего не оставалось, как ждать. То были поистине мучительные месяцы. Каждый день мы с Лукой связывались по “Скайпу” и обсуждали возможные исходы исследования. Космос или недра? Извне или изнутри? Что, если результат анализа будет не совместим ни с земным, ни с внеземным происхождением образца? В таком случае, несмотря на все наши меры предосторожности, нам придется рассмотреть ужасную третью возможность. Злой розыгрыш.

Проверка с помощью NanoSIMS была бескомпромиссной – она во мгновение ока обнаружила бы поддельный материал по измеренному распределению ядерных изотопов в образце. Ни один мистификатор не мог ожидать такой проверки, да и подделать изотопные характеристики никому бы не удалось. Чем больше затягивалось ожидание, тем труднее было выбросить из головы эту удручающую возможность.

Пасадена, июль 2010 года

Два месяца спустя нам сообщили, что NanoSIMS наконец-то в строю и наш образец будет проанализирован где-то в последнюю декаду месяца. Каждые несколько дней я проверял, не выполнен ли тест. И всякий раз ответом было: “Еще нет”. Изматывающее ожидание продолжалось.

Масс-спектрометр NanoSIMS был идеальным инструментом для изучения изотопов кислорода в нашем образце. Элементы отличаются друг от друга количеством протонов в ядре. Например, у всех атомов кислорода по восемь протонов, поэтому он значится под восьмым номером в таблице Менделеева. Термином “изотопы” обозначают атомы с одинаковым количеством протонов, но разным количеством нейтронов.

Существует три стабильных изотопа кислорода, каждый из которых содержит восемь протонов, но разное количество нейтронов. Самый распространенный тип атомов кислорода имеет одинаковое число протонов и нейтронов – по восемь штук. Поскольку 8 + 8 = 16, этот изотоп обозначается как ¹⁶O. Но есть и два менее распространенных изотопа кислорода: ¹⁷O содержит девять нейтронов, а ¹⁸O – десять.

Если бы вы изучили все атомы кислорода в воздухе, которым дышите, то обнаружили бы, что 99,76 % из них – это ¹⁶O, 0,04 % – ¹⁷O, а 0,2 % – ¹⁸O.

Это соотношение определяется историей нашей планеты и воздействием на ее минералы космических лучей и радиоактивности. У других планет, скажем у Марса, другая история эволюции, и на их минералы воздействовали космические лучи и радиоактивность другой интенсивности. Поэтому в минералах с Марса относительное содержание трех изотопов кислорода отличается от обычного для Земли. То же касается и минералов, образовавшихся на других планетах и на астероидах разных типов.

Измерив с помощью NanoSIMS содержание трех изотопов кислорода в различных минералах образца, геохимик может определить, является ли образец естественным и если да, то откуда он взялся.