Коротко: однозначное доказательство доставки воды и органики с комет/астероидов потребует сочетания нескольких независимых изотопных и молекулярных признаков, совпадающих с земными резервуарами и исключающих контаминацию и локальные фракционирования. Ниже — ключевые сигнатуры и почему они важны.
1) Водородный изотопный состав (D/H)
- Если вода в образце имеет D/H, совпадающее с земной океанической водой в пределах погрешности, это сильный аргумент. Оценка: земной стандарт SMOW $D/H\approx 1.558\times 10^{-4}$.
- ОДНОГО совпадения D/H недостаточно (кометы и некоторые хондриты дают разные значения), поэтому нужно сочетать с другими маркерами.
2) Тройные кислородные изотопы (O)
- Сопоставление ${}^{17}O{/}^{16}O$ и ${}^{18}O{/}^{16}O$ в форме ${\delta }^{17}O,{\delta }^{18}O$ и массово-независимого параметра ${\Delta }^{17}O={\delta }^{17}O-0.52{\delta }^{18}O$.
- Совпадение ${\Delta }^{17}O$ и ${\delta }^{18}O$ воды/гидроксилов в пробе с земными резервуарами — очень весомый признак общего источника.
3) Азотный изотопный состав (${}^{15}N/{}^{14}N$, ${\delta }^{15}N$)
- Органические молекулы с резко обогащённым ${}^{15}N$ (кометы/некоторые хондриты часто положительны) или, напротив, земным ${\delta }^{15}N$ дают разную интерпретацию. Совпадение земных значений у немодифицированных внеземных органиков поддержит вклад в земные запасы.
4) Углеродные изотопы (${}^{13}C{/}^{12}C$, ${\delta }^{13}C$) и молекулярная структура
- Специфический набор небиологических аминокислот, нуклеобаз и их концентраций, отличающихся от биологических профилей, вместе с внеземным ${\delta }^{13}C$ укажет на внесение предбиотических органиков. Совпадение с земными органическими резерва­ра­ми само по себе не достаточ­но (биологическая фракция).
5) Химическая и стереохимическая «отпечатки» (хамикалии)
- Наличие необычных (для биологии) не-протеиногенных аминокислот и стабильно выраженного энантиомерного избытка (например L‑избыток) в аминокислотах в сочетании с внеземными изотопными отпечатками. Энантиомерный избыток можно выражать как $EE=\frac{[L]-[D]}{[L]+[D]}\times 100\%$. Если $EE\ne 0$ и органика одновременно имеет D- и ${}^{15}N$-обогащение, контаминация маловероятна.
6) Благородные газы и их изотопные соотношения (Ne, Ar, Kr, Xe)
- Соотношения и изотопные аномалии благородных газов (особенно ксенона: ${}^{129}Xe$, ${}^{136}Xe$ и др.) дают информацию об источнике и истории дегазации. Совпадение земных соотношений (или необходимых поправок на атмосферную фракцию) у воды/газов в образце — сильный аргумент о доставке.
7) Коррелированные множественные признаки
- Ключ: совпадение сразу нескольких независимых систем в одних и тех же включениях/фракциях: вода (D/H + O), органика (${\delta }^{13}C,{\delta }^{15}N,D$) и благородные газы. Совпадение всех этих сигналов с земными резервуарами в одних и тех же микронных фазах даёт практически однозначное доказательство.
8) Возраст и контекст
- Радиометрические возрастные метки (например ${}^{26}Al$ → ${}^{26}Mg$ сигнатуры, другие радиогенные системы) должны быть совместимы с временем доставки в ранней СС. Минералогический контекст (гидратированные фазы, запертая вода/газы) нужен, чтобы исключить позднее изменение.
Главные предостережения
- Один только D/H или один только органический маркер не даёт однозначности — нужны несколько согласующихся, независимых систем.
- Требуется строгий контроль по контаминации (земные органики, лабораторные реагенты).
- Следует оценивать возможные фракционирования при термической/химической переработке после доставки.
Итого: «однозначное доказательство» потребует совпадения D/H воды ($\sim 1.56\times 10^{-4}$ уровня SMOW) и кислородных изотопов (${\Delta }^{17}O$), согласованных азотных и углеродных изотопов у органики, характерных молекулярных признаков (небиогенные аминокислоты / энантиомерные избытки) и благородно-газовых сигнатур — все в пределах одних и тех же включений и с контролем контаминации.