Докладчик: М.В. Герасимов (ИКИ РАН), Ю.П. Диков (ГЕОХИ РАН), О.И. Яковлев (ИГЕМ РАН)

Название доклада: “Высокоскоростные ударные процессы в эволюции Солнечной системы. Особенности ударного испарения силикатов: молекулярная кластеризация при улетучивании из высокотемпературного расплава”

Краткое содержание доклада:

Высокоскоростные ударные процессы являются одним из наиболее фундаментальных факторов, влияющих на раннюю эволюцию планетных тел в Солнечной системе.

В вводной части доклада даются основные сведения о физике и химии таких высокоскоростных ударов. В результате ударно-испарительных процессов происходит химическое фракционирование соударяющихся тел, связанное с разной летучестью химических элементов, составляющих силикатное вещество. Проблема в оценке эволюционных трендов, связанных с ударно-испарительными процессами, связана с отсутствием термодинамических данных для силикатного вещества в области характерных температур 4000-5000 К и давлений 100-1000 бар. Оценку поведения элементов обычно проводят на основании классического ряда летучести, полученного в экспериментах в вакуумных установках при температурах до 2700 К. В этих условиях происходит улетучивание вещества из силикатного расплава преимущественно в виде атомов или простых оксидов. По характеру летучести при этом элементы разделяют на легколетучие (например, Na, K), умереннолетучие (Fe, Si, Mg) и труднолетучие (Ca, Al).

В течение ряда лет нами проводились эксперименты по исследованию особенностей испарительной дифференциации силикатов с использованием двухступенчатой легкогазовой пушки и мощного импульсного лазера. Эксперименты показали, что при условиях, характерных для ударного испарения, меняется характер испарительного процесса. Существенную долю в испаряющемся веществе составляют устойчивые молекулярные группировки, молекулярные кластеры, которые формируются в высокотемпературном расплаве и улетучиваются из него без диссоциации на атомарные или оксидные формы.

Улетучивание вещества в кластерной форме нарушает классический ряд летучести, т.к. молекулярный кластер может объединять элементы разной летучести. Так, например, “нефелиновый” кластер объединяет легколетучий Na, умереннолетучий Si и труднолетучий Al в пропорции Na:Al:Si = 1:1:1 и обеспечивает им одинаковую летучесть. Учет кластерной формы улетучивания повышает оценочную эффективность испарения вещества при ударе из-за понижения удельной энергии испарения, т.к. не требуется полной диссоциации вещества.

Обсуждаются возможные проявления таких процессов в эволюции планетных тел Солнечной системы.