Три шкафа с камнями. В одном — металлические крупицы и серый минерал энстатит, во втором — те же крупицы, но с ржавыми прожилками, в третьем — слоистые глины, набухшие от воды. Все три набора достали из метеоритов, упавших на Землю, — хондритов. Они родились в одном газопылевом диске вокруг молодого Солнца, но почему-то вышли такими разными. Раньше думали, что в диске были области с разным количеством кислорода. Новая модель говорит: газ везде был одинаковый, просто остывал с разной скоростью.
Авторы построили численный код KineCond, который следит за каждым шагом конденсации: как из горячего газа (от 2000 до 130 кельвинов) выпадают твёрдые частицы. Газофазные реакции поддерживаются в равновесии, а реакции газ–зерно идут кинетически — то есть с реальными скоростями, без допущения мгновенного равновесия. В сеть включили 39 реакций конденсации/испарения и 38 реакций газ–минерал. Давление меняли от $10^{-9}$ до $10^{-2}$ бар, время охлаждения — от 0.01 до 1000 лет. Из-за нехватки экспериментальных данных скорости реакций варьировались (быстрые, умеренные, медленные), а эффективность испарения приняли равной 0.1.
Результат оказался неожиданным: последовательность конденсации не менялась плавно, а рассыпалась на три резко различных типа минералогий. Тип A (высокое давление, медленное охлаждение) напоминает энстатитовые хондриты: металлическое железо и энстатит, нет окисленного железа. Тип C (низкое давление, быстрое охлаждение) даёт окисленные фазы — фаялит, магнетит, троилит, филлосиликаты — сосуществующие с высокотемпературными минералами CAI. Тип B — переходный, с металлом, троилитом и фаялитом. На диаграмме Юри–Крейга конечные составы кластеризуются вблизи областей EC, OC и CC хондритов. При этом расчётная летучесть кислорода для типов A, B, C составляет ∆IW ~ -4, -2 и -0.5 соответственно, охватывая диапазон оценок для равновесных хондритов, хотя газ в момент конденсации оставался сильно восстановленным (∆IW ~ -6...-7).
Этот результат снимает необходимость в крупномасштабных вариациях окислительно-восстановительных условий в протопланетном диске, которые трудно реализовать физически. Модель также естественно объясняет сохранность высокотемпературных минералов CAI без введения искусственного фактора изоляции. Ведь при быстром охлаждении вода не конденсируется в лёд: кислород уходит в гидроксильные группы филлосиликатов. Такие минералы содержат до 1–2 масс.% воды без какого-либо добавления воды извне.
Три шкафа с камнями оказались не разными кухнями, а одним рецептом с разным временем на плите. Медленный огонь — и в кастрюле металл без ржавчины. Быстрый огонь — и та же кастрюля покрывается глиной и ржавчиной. Средний огонь — смесь того и другого. Газ в диске был один, но остывал по-разному в разных местах. Так локальные условия породили всё разнообразие хондритов.
В модели при сверхбыстром охлаждении вода не конденсируется в лёд: кислород уходит в гидроксильные группы филлосиликатов. Такие минералы содержат до 1–2 масс.% воды без какого-либо добавления воды извне.