Строение и возраст метеоритов

Содержание

Изучение метеоритов.

Строение и возраст метеоритов

Тунгусский метеорит

4. Каменные метеориты

Состав и строение метеоритного вещества

6. Сложная история метеоритного вещества

Окаменелости древней марсианской жизни?

8. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

Изучение метеоритов. Космогонические идеи

Русским ученым конца XVIII и начала XIX вв. принадлежит видная роль в изучении метеоритов, падающих на Землю из мирового пространства. Вопрос о происхождении метеоритов до конца XVIII в. оставался открытым. Считали, что они не могут падать с неба и имеют земное происхождение.

В 1772 г. академик Паллас привез из Сибири огромный кусок железа, более полутонны весом, найденный в 1749 г. кузнецом деревни Медведевой в районе реки Енисей. Эта железная масса до сих пор хранится в Геологическом музее Академии наук. Как раз в том же 1772 г. известный французский ученый Лавуазье совместно с другими академиками подписал в Парижской Академии наук протокол, в котором утверждалось что «падения камней с неба физически невозможны». (Под словом «камни» имелись в виду как железные, так и каменные метеориты.) Когда в 1790 г. во Франции выпал каменный дождь и это было зарегистрировано местным городским управлением, то академик Бертолле писал: «Как печально, что целый муниципалитет заносит в протокол народные сказки, выдавая их за действительно виденное, тогда как не только физикой, но и ничем разумным, вообще, их нельзя объяснить». Такие взгляды на метеориты не способствовали их изучению; были даже случаи, что хранители некоторых музеев, опасаясь быть обвиненными в невежестве, выбрасывали метеориты из своих коллекций.

В 1794 г. в Риге была издана книга лейпцигского ученого, состоявшего членом-корреспондентом Петербургской Академии наук, Э.Ф. Хладного (1756—1827), который доказывал внеземное, космическое происхождение «Палласова железа». Собрав сведения о наблюдавшихся полетах огненных шаров — болидов и о падениях метеоритов, Хладный правильно поставил их в связь друг с другом. Явившись, таким образом, основателем науки о метеоритах, Хладный отстаивал их космическое происхождение, но правильность его выводов была признана лишь много позднее.

В 1807 г. проф. физики Харьковского университета А.И. Стойкович выпустил исчерпывающую по собранному в ней практическому материалу монографию о метеоритах. Правда, Стойкович склонялся к мнению об атмосферном происхождении метеоритов, но не отвергал возможности их космического происхождения. В 1819 г. в Петербурге вышла замечательная книга химика И. Мухина, в которой помимо описания метеоритов приводились данные и об их химическом составе.

Интерес к науке о вселенной среди передовых слоев русского общества был весьма велик еще и до того, как эта наука заняла свое место в университетах. Об этом свидетельствуют, в частности, описи вещей, уцелевших после московского пожара 1812 г., где значатся различные телескопы, принадлежащие частным лицам. Любители астрономии были не только в столицах, но и в провинции. Например, в Публичной библиотеке им. Салтыкова-Щедрина в Ленинграде сохранился самодельный, затейливый и любовно разрисованный, весьма сложный по устройству передвижной календарь. Этот календарь с данными о планетах и с украинскими названиями месяцев, с собственными стихами, был составлен в 1812 г. неким Дмитрием Тимофеевым в слободе Воробьевке Херсонской губернии, тогда еще глухой русской провинции.

Среди любителей астрономии конца XVIII и начала XIX вв. выделяется И.Д. Ертов (1777—1828). Не зная иностранных языков, он не был знаком с космогоническими гипотезами Канта и Лапласа. Однако, изучая доступную ему научную литературу на русском языке и задумываясь над вопросами происхождения и развития небесных тел, Ертов сделал попытку изложить свои собственные космогонические взгляды, в которых отчетливо проявилось его материалистическое мировоззрение. Его бесспорной заслугой является поддержка гипотезы о том, что небесные тела возникли из рассеянного «туманного вещества», которое по химическим законам разложилось на различные простые и сложные вещества. Он оригинально для своего времени представил происхождение спутников планет как результат захвата комет планетами и объяснял происхождение земной коры. Первый его труд «История о происхождении вселенной» был представлен Академии наук в 1797 г. В 1805 г. он издал книгу «Мысли о происхождении и образовании миров», переизданную в 1811 г. Журнал «Отечественные записки» в 1821 г., отмечая недостаточность научных знаний Ертова, оценил, однако, самобытность его исканий. Этим было привлечено внимание общественности к гипотезе Ертова, однако влияния на науку его труды, слабо разработанные теоретически, не оказали и о них вскоре забыли.

Строение и возраст метеоритов

Железные метеориты, как уже говорилось, легче обнаруживаемые, легко ржавеют и приобретают бурый цвет. Форма их всегда неправильная, а поверхность, если она еще не успела окислиться, покрыта гладкой черной корой — окалиной. Эта тонкая корочка получается от плавления наружного слоя метеорита во время его падения в воздухе. Метеорит летит, однако, так быстро, что при сколько-нибудь значительной массе не успевает прогреться внутри, а расплавленная его поверхность застывает в тончайшую корочку уже на последней стадии его (замедленного) падения, даже до падения на землю. Температура метеорита при падении и полете почти та же, как и во время его движения мимо Земли. Это — температура тела, нагреваемого Солнцем на расстоянии Земли. Температура эта составляет около 4° выше нуля. Вопреки фантастическим рассказам, внутренность метеоритов не раскалена и не охлаждена до абсолютного нуля (т. е. до 273° мороза).

Полированная и протравленная слабой кислотой поверхность метеоритного железа покрывается рисунком, напоминающим изморозь на окнах и обусловленным особенностями кристаллической структуры этого железа. Этот рисунок называют видманштеттеновыми фигурами, и он безошибочно помогает отличить метеоритное железо от самородного или от выплавленного из руды.

Каменные метеориты покрыты обычно черной же тонкой стекловидной корочкой, иногда матовой, иногда блестящей. Она выветривается и окисляется, если метеорит долго лежит на открытом воздухе или в земле, и тогда отличить метеорит от земного камня еще труднее. Внутри, на изломе, метеорит бывает разного вида. Чаще всего он серый, иногда с круглыми зернышками особого строения (их называют хондрами) и с металлическими блестками.

Полированная поверхность метеорита, рассматриваемая под микроскопом, представляет для специалиста особую характерную структуру, отличающую ее от земного камня, хотя не только химический, но и минералогический составы у них очень сходны. Таким специалистом является уже не астроном, а минералог, вернее, петрограф¹, и притом специально изучающий метеориты. При содействии академиков В.И. Вернадского и А.Е. Ферсмана в СССР образовалась целая школа таких специалистов по метеоритам: П.Л. Драверт, П.Н. Чирвинский, Л.А. Кулик и другие. В ведении астрономов метеорит находится собственно лишь до тех пор, пока он является небесным телом, т. е. находится вне Земли. Астроном еще может встретить такого гостя на пороге своего дома — Земли, т. е. он может определить его траекторию в атмосфере, но разбираться в подробностях структуры камней — для этого надо иметь другое специальное образование и большой опыт в изучении камней и минералов. Наука петрография в итоге детального изучения метеоритов делит их по структуре на множество классов, отличающихся разными особенностями.

Рис. 106. Видманштеттеновы фигуры на полированной поверхности железного метеорита, протравленной кислотой.

Когда метеорит летит в воздухе, мощный «ветер» обдувает его спереди и с боков и, оплавляя поверхность, сдувает с нее в первую очередь легко плавящиеся вещества, а также вообще сглаживает резкие грани и углы. Поэтому очертания метеорита, если он не раскололся в самом конце своего пути, более округлые, чем у него были в безвоздушном пространстве. Воздух как бы обтачивает метеорит, но результат такой обработки зависит от скорости метеорита, от его формы, от его вращения в полете. Часто метеорит по форме похож на кусок глины, мятый пальцами. На его поверхности видны ложбинки, вдавленности, а иногда и борозды, расходящиеся во все стороны от лобовой части метеорита. Тогда сам метеорит имеет коническую форму, как головка снаряда.

О среднем химическом составе метеоритов мы еще будем говорить подробно в следующем параграфе. Химическим анализом метеоритов занимался еще до 1819 г. И. Мухин в Петербурге. За последнее время установлен весьма подробно уже не только качественный, но и количественный химический состав метеоритов. Увы! Эта необходимая любознательность обошлась нам весьма дорого, так как для целей такого химического анализа пришлось истребить, буквально стерев в порошок, большое количество метеоритов из музейных коллекций. Эти метеориты не могут быть подвергнуты теперь никакому другому научному изучению, и исследователи метеоритов — не химики поднимают крик: «довольно химических анализов, мы уже удовлетворены тем, что знаем о химии метеоритов! Оставьте нам что-нибудь для изучения размеров, формы и структуры метеоритов!».

Мы уже приводили средний химический состав каменных метеоритов, несколько меняющийся от метеорита к метеориту. В основном же они состоят из кислорода (36,3% по массе), железа (25,6%), кремния (18,0%) и магния (14,2%). Остальные химические элементы (всё те же, но не все те, какие нам известны на Земле) содержатся в количестве одного процента и долей процента. В общем их состав сходен с химическим составом земной коры, особенно если рассматривать глубинные горные породы. По сравнению с ними в земных горных породах больше кремния и кислорода, но меньше железа и магния. Место последнего на Земле в минералах как бы занимает алюминий, но, по-видимому, чем глубже внутрь Земли, тем больше состав земных слоев походит на состав метеоритов.

Железные метеориты, кроме железа (91%) и никеля (8%), содержат еще кобальт (0,7%), фосфор (0,2%) и в еще меньших количествах — серу, углерод, хром и медь.

Золота, о котором уже упоминалось выше, содержится всего лишь 0,0004%, т. е. если бы из всех собранных на Земле метеоритов можно было бы извлечь золото, то его не набралось бы и одного килограмма. Однако и это сделать практически невозможно, так как золото в метеоритах распылено; да и смысл в этом был бы такой же, как добывать средства к жизни продажей булавок, оброненных дачниками среди осенних листьев в лесу.

Интересно, что в 1946 г. советским петрографом Л.Г. Кваша под руководством академика А.Н. Заварицкого в одном из метеоритов было найдено 8% воды, входящей, впрочем, в состав минералов, а не свободной.

Еще меньше, чем золота, метеориты содержат радиоактивных элементов — урана, радия, тория и других, причем самого радия — 0,00000000001%, или в 20 раз меньше, чем есть его в горных породах. Однако нахождение этого ничтожного количества радиоактивных элементов в метеоритах несравненно важнее, чем нахождение в них золота или алмазов, будь их там даже в сто раз больше, чем есть в действительности.

Радиоактивные элементы и их спутник — газ гелий — заменяют для метеоритов их «метрическое свидетельство», выдавая возраст наших небесных гостей.

Уран и торий, самопроизвольно распадаясь, превращаются, как известно, в другие химические элементы, выделяя при этом тепло, электроны, рентгеновские лучи и атомы гелия. В конце же этой цепи атомных превращений лежит свинец, который уже не обнаруживает склонности распадаться дальше.

Известно также «упрямство», с которым атомы радиоактивных элементов распадаются и следуют закону этого распада, игнорируя попытки ускорить или замедлить их распад.

Сколько бы урана не было в наличии, за 4560 миллионов лет половина его атомов распадается, т. е., например, от грамма урана через 4560 миллионов лет останется половина (полграмма). Из этой половины через следующие 4560 миллионов лет останется опять половина, т. е. ¼ г. То же проделывает и торий, но более лениво, распадаясь наполовину за 13000 миллионов лет, а радий (промежуточный продукт распада урана), наоборот, гораздо более энергично: половина от него останется уже через 1600 лет.

Легкие атомы гелия, выбрасываясь из недр тяжелых атомов радиоактивных элементов, накапливаются в твердой массе, их содержащей. Нетрудно определить, сколько гелия должно накопиться в результате распада, скажем, 1 г урана. Но в таком случае легко подсчитать, сколько же времени длится распад урана в данном камне, если к настоящему времени его в камне столько-то граммов, а гелия столько-то граммов. Очевидно, торий и уран распадаются в каждом камне столько времени, сколько они в нем находятся, т. е. с того времени, как камень образовался, скажем, после того как он затвердел из расплавленной массы, из которой гелий не мог улетучиваться и из которой уран тоже не мог как-либо удалиться. После затвердения каменистой массы уран и продукты его распада оказались пожизненно заключенными в нее, как в тюрьму.

Таким образом, соотношение гелия и урана, находимых в камне, определяет возраст камня и притом с относительной точностью, пожалуй, большей той, с какой мы можем по виду человека оценить его возраст.

Этим способом определен возраст разных земных горных пород и найдено, что самые древние из них в земной коре имеют возраст в 3—3½ миллиарда лет. Таков же и возраст твердой земной коры, возраст весьма почтенный.

Панет и его сотрудники проделали чрезвычайно трудное определение содержания урана и гелия во многих метеоритах, — трудное потому, что их там крайне мало. Полученные результаты для нескольких десятков метеоритов привели к неожиданному заключению.

Оказалось, что «возрасты» метеоритов заключены в пределах от 60 до 7600 миллионов лет! Казалось, ученым удалось заполучить в руки совсем «молодые» небесные тела, поскольку 60 миллионов лет для небесного тела — это прямо-таки младенческий возраст.

Но вскоре выяснилось, что удивительный разброс возрастов метеоритов объясняется не реальной разницей во времени их «жизни», а просто различием в «условиях существования». Дело в том, что отношение гелия и свинца в метеорите зависит не только от его возраста, но и от интенсивности облучения метеоритов космическими лучами — потоком частиц огромной энергии. Разделить гелий «космического» и «внутреннего» происхождения оказалось не так-то просто. Когда же это удалось, то возрасты метеоритов оказались куда более сходными: от 2½ до 4 миллиардов лет.

Мы не говорили, между прочим, еще ничего о минералогической и петрографической структуре пришельцев с неба.

Действительно, одни и те же атомы могут образовать различные молекулы, соединяясь в разных комбинациях, и тем более из них могут быть построены более сложные соединения, называемые минералами.

Основные минералы, из которых состоят каменные метеориты, известны и широко распространены на Земле. Надеюсь не утомить вас, перечислив, например, такие, как оливин, пироксен, полевой шпат, плагиоклаз, никелистое железо. Многих земных минералов в метеоритах, однако, и нет, например, ортоклаза и слюды, хотя они так часты на Земле.

Зато метеориты знакомят нас с минералами, почему-то не образующимися на Земле, которые назвали по имени ученых, их обнаруживших. Это — шрейберзит, добрэелит, муассанит и др.

Результаты исследования химического и минералогического состава метеоритов подтверждают очень важный философский вывод о материальном единстве Вселенной. За пределами Земли мы встречаем, например, те же химические элементы, которые великий Менделеев расположил в свою таблицу, и те, которые к ней были добавлены позднее. Законы химии оказываются справедливыми не только на той планете, где они были установлены. И в то же время в природе нет того утомительного однообразия, к которому ее пытались свести метафизически мыслящие люди. Минералогические разнообразия в метеоритах, наличие в них минералов, не встречающихся на поверхности Земли, — один из ярких примеров многообразия природы, обусловленного бесконечным качественным разнообразием движений, процессов, происходящих

Тунгусский метеорит

К сожалению, и в этом случае научно подготовленных наблюдателей необычайного явления не было. К сожалению..., а, впрочем, может быть, к счастью для этих предполагаемых наблюдателей. Одного пастуха-эвенка, бывшего свидетелем падения метеорита, воздушной волной подбросило высоко в воздух, а потом ударило об землю, как при взрыве бомбы. Про него говорили, что от удара и испуга бедняга лишился языка, и когда Л.А. Кулик — исследователь Тунгусского метеорита — нашел этого человека, то этот наиболее ценный свидетель необычайного происшествия не смог дать свои показания. Самое падение метеорита произошло 30 июня 1908 г. в глухой болотистой тайге, близ реки Подкаменная Тунгуска, в сотнях километров от железной дороги. Оно не привлекло к себе внимания царского правительства, и научное изучение обстоятельств этого падения началось только после Октябрьской революции.

В целом ряде населенных пунктов Центральной Сибири в ясную погоду был отмечен яркий болид. Около 7 часов утра, где-то над Минусинским краем он проник в верхние слои земной атмосферы и пронесся сквозь нее, приближаясь к поверхности Земли в направлении на северо-восток. При полном солнечном свете он привлек внимание пассажиров поезда, глядевших в окна вагонов, катившихся по полотну незадолго до этого оконченной Великой Сибирской железнодорожной магистрали.

Жители Киренска на Лене, находившиеся на расстоянии 450 км от места падения, видели фонтан из продуктов взрыва, вставший за далекой тайгой, как огромный вертикальный столб дыма. Для того чтобы его могли видеть из Киренска, он должен был подняться в высоту не менее чем на 20 км.

Волна взрыва всегда переходит в звуковую; так было и в этом случае. В упомянутых поселках от взрывной волны в домах дрогнули стекла и посуда в шкафах, а слабый звук слышен был даже на расстоянии в 700 км. Еще дальше жители не обратили на него внимания, но его отметили приборы, записывающие давление воздуха. Эти приборы — барографы — отметили воздушную волну в Петербурге, Копенгагене, в Германии и даже в Вашингтоне (США). По записи этих приборов можно установить момент, когда до них дошла эта воздушная волна, и так удалось проследить, как она шла от Подкаменной Тунгуски на восток и на запад, постепенно уходя все дальше и дальше. Обогнув земной шар и ослабевая, она все же продолжала свой путь, и через 30 часов вторично была зарегистрирована в Потсдаме (Германия).

Что же произошло, однако, на месте самого падения?

Небольшие горы и густой лес вокруг места падения ослабили действие взрывной волны, но все же чумы эвенков и пастушеские шалаши были сорваны с места как от бури, и их жители были сбиты с ног и получили ушибы. А между тем эти чумы стояли в 30 км от места падения.

За три года (1927—1930 гг.) Л.А. Кулик обнаружил, что торф, покрывающий там болотистую почву, давлением воздуха был собран в складки высотой в несколько метров, местами разорван на куски и перенесен с места на место. В глине были найдены мельчайшие осколки раздробленных горных пород, попавших туда при взрыве. Невдалеке был найден разрушенный тунгусский склад. Кроме того, было найдено еще более 10 воронок диаметром от 10 до 50 м и плавленные кусочки кварца со следами никелистого железа, но ни одного метеорита не попалось.

Рис. 109. Лес, обожженный и поваленный при падении Тунгусского метеорита.

Дело в том, что Тунгусский метеорит упал в районе вечной мерзлоты, где промерзшая почва на некоторой глубине никогда не оттаивает. Слой вечной мерзлоты не пропускает воду, и подпочвенная вода замерзает на небольшой глубине, поднимая буграми верхние слои почвы. От провалов таких торфяных бугров и образовались воронки.

Как показали расчеты К.П. Станюковича и В.В. Федынского, наиболее массивные метеориты, какими были Тунгусский и Аризонский, достигают поверхности Земли, еще не потеряв своей космической скорости. Так, даже при скорости в 4—5 км/с твердое тело в момент удара оказывается подобным сильно сжатому газу. Происходит мгновенное разрушение кристаллической решетки метеорита, он испаряется, превращаясь в газ, который затем стремится расшириться.

Таким образом, получается самый настоящий взрыв, в результате которого метеорит производит огромные разрушения, но при этом гибнет и сам, превращаясь в газ и рассеиваясь в воздухе. Выпадающие при этом осколки могут быть лишь спутниками метеорита, отколовшимися от него до падения и вследствие своей малой массы двигавшимися в атмосфере гораздо медленнее.

В 1957 г. в почве в районе падения были обнаружены, наконец, микроскопические частицы метеоритного железа, хотя они встречаются и в других местах Земли.

В.Г. Фесенков считал, что имело место падение не просто метеорита, а падение ядра небольшой кометы, но это не меняет существа дела. Метеорит (или каменисто-ледяное ядро кометы) взорвался вследствие естественных причин, и поэтому его остатков не удается найти.

Вообще сейчас установлено, что при падении метеоритов с малой скоростью образуются ударные кратеры, а при падении с большой скоростью и взрыве — взрывные кратеры, когда метеорит может распылиться даже полностью.

4. Каменные метеориты — это основной тип метеоритов падающих на Землю, а это более 90% от всех метеоритов. Каменные метеориты состоят в основном из силикатных минералов. Существуют два основных типа каменных метеоритов – хондриты и ахондриты. И хондриты, и ахондриты разделены на множество подгрупп в зависимости от их состава минералов и структуры.

Самый распространенный тип каменных метеоритов — обыкновенные хондриты

Каменный метеорит типа хондрита является материалом, из которого была сформирована солнечная система, и который мало изменился, по сравнению со скальными породами больших планет, которые были подвержены в течении миллиардов лет геологической активности. Они могут многое рассказать нам много о том, как была сформирована солнечная система. Когда хондриты изучают в тонком срезе, то анализируя соотношение между различными типами минералов можно получить информацию о составе пыли, из которой Солнечная система была сформирована, и тех физических условиях (давление, температура) протопланетного диска, которые были в момент формирования системы.

Обыкновенный хондрит

Хондриты являются одними из самых примитивных пород в Солнечной системе. За прошедшие 4,5 миллиарда лет со времени образования, этот тип каменных метеоритов по составу практически не изменился от состава астероида, от которого они произошли. Потому что они никогда не подвергались воздействию высокой температуры и давления недр планет. Это означает, что они имеют очень характерный внешний вид из капель силикатных минералов, смешанных вместе с мелкими зернами сульфидов и металлов железа и никеля. Эта структуры миллиметрового размера (от 0,1 до 10 мм) получили название «хондры». Это слово «chondres» — греческого происхождения, и переводится как «песчинки».

Обыкновенные хондриты, в зависимости от содержания железа и силикатов, делятся на 3 группы:

· H хондриты — ахондриты этой группы содержат больше всех хондритов железа (25-30 %) и совсем немного оксида железа(окисленного железа);

· L хондриты — содержание железа в этом типе хондритов достигает 19-24 %, но большее оксида железа;

· LL хондриты — чистого железа содержится до 7 %, но в составе много силикатов.

Поверхность каменного метеорита (фото meteorite.narod.ru)

Основные хондриты, известные как угольные хондриты (имеют высокую концентрацию углерода — до 5% по массе), богатых водой, серой и органическим материалом. Считается, что каменные метеориты этой группы, принесли органические и летучие вещества на Землю, когда она была сформирована, помогая создать атмосферу и условия для жизни.

Углистые хондриты

Углистые хондриты (обозначаемые буквой "C", от англ. carbonaceous - углистый) - самые темные, чем и оправдывают свое название. Они содержат много железа, но оно почти целиком находится в связанном состоянии в силикатах. Темную окраску углистым хондритам в основном придает минерал магнетит (Fe₃O₄), а также небольшие количества графита, сажи и органических соединений. Эти метеориты содержат также значительную долю водосодержащих минералов или гидросиликатов (серпентин, хлорит, монтмориллонит и ряд других).

Дж. Вассон предложил в 1970-х годах разделить углистые хондриты на четыре группы (CI, CM, CO и CV) на основании постепенного изменения их свойств. В каждой группе есть типичный, эталонный метеорит, первая буква имени которого добавляется к индексу "C" при обозначении группы. Типичными представителями в упомянутых группах являются метеориты Ivuna, Мигеи(найден на Украине, в Николаевской обл.), Ornans и Vigarano. Несколько раньше, в 1956 г. Г. Виик предложил деление углистых хондритов на три группы (CI, CII и CIII), упоминания о которых можно иногда встретить в литературе. Группы Вассона CI и CM полностью соответствуют группам CI и CII Виика, а группы CO и CV можно рассматривать как составляющие группы CIII.

В CI-хондритах гидратированные силикаты занимают большую часть объема. Их рентгеновские исследования показали, что преобладающим силикатом является септехлорит (общая формула септехлоритов Y₆(Z₄O₁₀)(OH)₈, где Y = Fe²⁺, Mg; Z = Si, Al, Fe³⁺). Причем, все гидросиликаты находятся в аморфной форме, то есть в форме стекла. Дегидратированных силикатов (пироксенов, оливинов и др, которые появляются при температурах более 100 ° C) здесь вообще нет. CI-метеориты представляют собой исключение среди хондритов, поскольку их вещество вообще не содержит хондр, а состоит как бы из одной матрицы. Это подтверждает идею о кристаллизации хондр из расплавленного вещества, поскольку исследования показывают, что вещество CI-хондритов не подвергалось плавлению. Оно считается наиболее неизмененным, по сути первичным веществом Солнечной системы, сохранившимся с момента конденсации протопланетного облака. Именно этим объясняется высокий интерес ученых к CI-метеоритам.

В CM-хондритах содержится лишь 10-15% связанной воды (в составе гидросиликатов), а в виде хондр присутствует 10-30% пироксена и оливина.

В CO- и CV-хондритах содержится всего 1% воды в связанном состоянии и преобладают пироксены, оливины и другие дегидратированные силикаты. В небольших количествах в них имеется и никелистое железо. Присутствие гидросиликатов заметно снижает плотность углистых хондритов: от 3,2 г/см³ в CV до 2,2 г/см³ в CI-метеоритах.

Энстатитовые хондриты

В энстатитовых (Е) хондритах железо находится в основном в металлической фазе, то есть в свободном состоянии (при нулевой валентности). В то же время в их силикатных соединениях железа содержится очень мало. Практически весь пироксен в них представлен в виде энстатита (откуда и название данного класса). Структурные и минералогические особенности энстатитовыххондритов показывают, что они испытывали тепловой метаморфизм при максимальных (для хондритов) температурах, примерно в диапазоне от 600 ° C до 1000 ° C. Как следствие, Е-хондриты по сравнению с другими хондритами являются наиболее восстановленными и содержат наименьшее количество летучих соединений.

В этой группе выделяются 3 петрологических типа (Е4, Е5 и Е6), в которых прослеживается нарастание признаков теплового метаморфизма. Было также обнаружено, что в Е-хондритах имеют место широкие вариации содержания железа и серы в зависимости от петрологического типа. На этом основании некоторые ученые делят их еще на типы I (куда входят Е4 и Е5) и II (Е6). Хондры в энстатитовых хондритах погружены в темную мелкодисперсную матрицу, имеют неправильные очертания и заполнены обломочным материалом.

Каменные метеориты — ахондриты

Следующая группа каменного метеорита — ахондриты, включают в себя метеориты астероидного, Марсианского и Лунного происхождения. В процессе эволюции они подверглись высокой температуре, а это означает, что в какой-то момент они растворились в магме. Когда магма охлаждается и кристаллизуется, она создает концентрические слоистые структуры. Вообще говоря, ахондрит является каменным метеоритом, который формируется из расплавленного материала своего первоначального объекта происхождения; они напоминают базальты образованные магматическими процессами в недрах Земли. Таким образом, ахондриты имеют дифференцированную структуру, потеряв значительную часть своих исконных материалов, в том числе, металлов, и, как правило, не содержат хондры.

Срез ахондрита (фото museum-21.ru)

Планеты земной группы — Меркурий, Венера, Земля и Марс, в процессе формирования образовали планетарную кору, мантию и ядро. Поэтому, каменный метеорит в форме ахондрита, например с метеорит с Меркурия, может рассказать нам многое о внутренней структуре и формировании планет.

Типичный ахондрит (фото museum-21.ru)

Есть много различных групп ахондритов. Одина из крупнейших и известных групп, как полагают, произошла от астероида Веста,

Железо-каменные метеориты

Железо-каменные метеориты делят на два типа, различающиеся химическими и структурными свойствами: паласиты и мезосидериты. Палласитами называют те метеориты, силикаты которых состоят из кристаллов магнезиального оливина или их обломков, заключенных в сплошной матрице из никелистого железа. Мезосидеритами называют железо-каменные метеориты, силикаты которых придставляют собой в основном перекристаллизованные смеси из разных силикатов, входящие также в ячейки металла.

Железные метеориты

Железные метеориты почти целиком состоят из никелистого железа и содержат небольшие количества минералов в виде включений. Никелистое железо (FeNi) - это твердый раствор никеля в железе. При высоком содержании никеля (30-50%) никелистое железо находится в основном в форме тэнита (g -фаза) - минерала с гранецентрированной ячейкой кристаллической решетки, принизком (6-7%) содержании никеля в метеорите никелистое железо состоит почти из камасита (a -фаза) - минерала с объемно-центрированной ячейкой решетки.

Большинство железных метеоритов имеет удивительную структуру: они состоят из четырех систем параллельных камаситовых пластин (по-разному ориентированных) с прослойками, состоящими из тэнита, на фоне из тонкозернистой смеси камасита и тэнита. Толщина пластин камасита может быть разной - от долей миллиметра до сантиметра, но для каждого метеорита характерна своя толщина пластин.

Если полированную поверхность распила железного метеорита протравить раствором кислоты, то проявится его характерная внутренняя структура в виде "видманштеттеновых фигур" (Рис. 3). Названы они в честь А. де Видманштеттена, наблюдавшего их первым в 1808 г. Такие фигуры обнаруживаются только в метеоритах и связаны с необычайно медленным (в течение миллионов лет) процессом остывания никелистого железа и фазовыми превращениями в его монокристаллах.

До начала 1950-х гг. железные метеориты классифицировали исключительно по их структуре. Метеориты, имеющие видманштеттеновы фигуры, стали называть октаэдритами, поскольку составляющие эти фигуры камаситовые пластины располагаются в плоскостях, образующих октаэдр.

В зависимости от толщины L камаситовых пластинок (которая связана с общим содержанием никеля) октаэдриты делят на следующие структурные подгруппы: весьма грубоструктурные (L > 3,3 мм), грубоструктурные (1,3 < L < 3,3), среднеструкткрные (0,5 < L < 1,3), тонкоструктурные (0,2 < L < 0,5), весьма тонкоструктурные (L < 0,2), плесситовые (L < 0,2).

У некоторых железных метеоритов, имеющих низкое содержание никеля (6-8%), видманштеттеновы фигуры не проявляются. Такие метеориты состоят как бы из одного монокристалла камасита. Называют их гексаэдритами, так как они обладают в основном кубической кристаллической решеткой. Иногда встречаются метеориты со структурой промежуточного типа, которые называются гексаоктаэдритами. Существуют также железные метеориты, вообще не имеющие упорядоченной структуры - атакситы (в переводе "лишенные порядка"), в которых содержание никеля может меняться в широких пределах: от 6 до 60%.

Накопление данных о содержании сидерофильных элементов в железных метеоритах позволило создать также их химическую классификацию. Если в n-мерном пространстве, осями которого служат содержания разных сидерофильных элементов (Ga, Ge, Ir, Os, Pd и др.), точками отметить положения разных железных метеоритов, то сгущения этих точек (кластеры) будут соответствовать таким химическим группам. Среди почти 500 известных сейчас железных метеоритов по содержанию Ni, Ga, Ge и Ir четко выделяются 16 химических групп (IA, IB, IC, IIA, IIB, IIC, IID, IIE, IIIA, IIIB, IIIC, IIID, IIIE, IIIF, IVA, IVB). Поскольку 73 метеорита в такой классификации оказались аномальными (их выделяют в подгруппу неклассифицированных), то существует мнение, что есть и другие химические группы, возможно их - более 50, но они пока недостаточно представлены в коллекциях.

Химические и структурные группы железных метеоритов связаны неоднозначно. Но метеориты из одной химической группы, как правило, имеют похожую структуру и некоторую характерную толщину камаситовых пластинок. Вероятно, метеориты каждой химической группы формировались в близких температурных условиях, быть может, даже в одном родительском теле.

5. Состав и строение метеоритного вещества

Среди падающего на Землю метеоритного вещества по количеству падений примерно 92% составляют каменные метеориты, 6% железные и 2% железо-каменные (или соответственно 85, 10 и 5% по массе).

Атмосфера служит первым "фильтром", сквозь который должно пройти метеоритное вещество. Чем более оно тугоплавкое и прочное, тем больше у него шансов попасть на земную поверхность. Еще одним фильтром можно считать селекцию метеоритов при их находках. Чем сильнее метеорит выделяется на фоне земной поверхности, тем легче его найти. Тридцать лет назад японские ученые обнаружили, что лучшим местом для поиска метеоритов является Антарктида. Во-первых, метеорит легко обнаружить на фоне белого льда. Во-вторых, во льдах они лучше сохраняются. Упавшие в других местах Земли метеориты подвергаются действию атмосферного выветривания, водной эрозии и прочих разрушающих факторов; поэтому они и либо разлагаются, либо оказываются погребенными.

Основными компонентами метеоритного вещества являются железо-магнезиальные силикаты и никелистое железо. Иногда бывают обильны и сульфиды железа (троилит и др.). Распространенные минералы, входящие в силикаты метеоритного вещества, - это оливины (Fe, Mg)₂SiO₄ (от фаялита Fe₂SiO₄ до форстерита Mg₂SiO₄) и пироксены (Fe, Mg)SiO₃ (от ферросилита FeSiO₃ до энстатита MgSiO₃) разного состава. Они присутствуют в силикатах либо в виде мелких кристаллов или стекла, либо как смесь с разными пропорциями. На сегодняшний день в метеоритном веществе обнаружено около 300 разных минералов. И хотя их количество в процессе исследований новых метеоритов постепенно увеличивается, но все равно более чем на порядок уступает числу известных земных минералов.

6. Сложная история метеоритного вещества

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: