Обновлено 24.10.2018
В зависимости от доминирующего состава вещества метеорита различают три основных типа метеоритов (type of meteorites – англ.):каменные метеориты – в составе метеорита преобладает минеральный материал
железные метеориты - в составе метеорита доминирует металлическая составляющая
железно-каменные метеориты – метеорит состоит из смешанного материала
Это традиционная, классическая классификация метеоритов, достаточно простая и удобная. Однако современная научная классификация метеоритов основывается на разделении по группам, в которых у метеоритов имеются общие физические, химические, изотопные и минералогические свойства...
Каменные метеориты
Каменные метеориты (stony meteorites – англ.) на первый взгляд напоминают земные камни. Это наиболее распространенный тип метеоритов (около 93% от всех падений). Существуют две группы каменных метеоритов: хондриты (подавляющее большинство 86%) и ахондриты .оливины (Fe, Mg)2 - (фаялит Fe2 и форстерит Mg2)
пироксены (Fe, Mg)2Si2O6 - (ферросилит Fe2Si2O6 и энстатит Mg2Si2O6)
В ахондритах хондры отсутствуют. Установлено, что ахондриты являются обломками планет и астероидов, например метеориты с Марса и Луны являются ахондритами. Структура и состав этих каменных метеоритов близкие к земным базальтам. Ахондриты являются достаточно распространенным типом метеоритов (около 8% от всех найденных метеоритов).
Каменные метеориты содержат включения никелистого железа (как правило, не более 20% массы), а также другой . По оценкам специалистов возраст каменных метеоритов около 4,5 миллиарда лет.
Железные метеориты
Железные метеориты (iron meteorites – англ.) состоят в основном из металла, смеси (сплава) железа и никеля в различных пропорциях, а также в них имеются включения других элементов и минералов, однако на них редко приходится больше 20% массы (около 6% падений). Содержание Ni в железных метеоритах колеблется от 5 до 30% и более.На этот тип метеоритов наиболее четко реагирует даже обычный . Излом метеорита имеет характерный металлический блеск. Кора плавления имеет серый или коричневый цвет, поэтому визуально сложно.
Железно-каменные метеориты
Железно-каменные метеориты (iron-stony meteorites – англ.)достаточно редкий тип метеоритов (около 1,5 % падений). Состав этих метеоритов имеет промежуточное положение между каменными и железными метеоритами. Существуют две группы железно - каменных метеоритов: палласиты и мезосидериты .Структура палласита это полупрозрачные кристаллы оливина (Fe, Mg)2, заключенные в матрице из железа и никеля. Палласиты на изломе (в разрезе) имеют привлекательный эстетичный внешний вид и являются желанным приобретением для коллекционеров. находится в диапазоне $6 - $60 и более за грамм метеоритного вещества.
Мезосидериты это очень редкий тип метеоритов (около 0,5% падений). В состав мезосидеритов входят в примерно равных пропорциях железо, никель и силикатные минералы, такие как пироксены, оливин, полевой шпат.
Наиболее ценными, как с точки зрения науки, так и с точки зрения бизнеса на метеоритах и коллекционирования являются в первую очередь , а также все "семейство" железно-каменных метеоритов.
Related tags : виды метеоритов, типы метеоритов, классификация метеоритов, каменные метеориты, железо - каменные метеориты, железные метеориты, хондриты, ахондриты, палласиты, мезосидериты, какие бывают метеориты, химический состав метеоритов, метеорит в разрезе, метеорит на изломе
Что собой представляет метеоритное железо? Как оно появляется на Земле? Ответы на эти и другие вопросы вы найдете в статье. Метеоритным железом именуют металл, найденный в метеоритах и состоящий из нескольких минеральных фаз: тэнита и камасита. Оно составляет большую часть металлических метеоритов, но есть также и в иных типах. Рассмотрим метеоритное железо ниже.
Структура
При травлении отполированного среза строение метеоритного железа проявляется в виде так называемых Видманштеттеновых фигур: пересекающихся балок-полосок (камасит), окаймленных блестящими узкими лентами (тэнит). Иногда можно увидеть многоугольные поля-площадки.
Мелкозернистая смесь тэнита и камасита формует плессит. Рассматриваемое нами железо в метеоритах типа гексаэдритов, практически полностью слагающееся из камасита, образует конструкцию в виде параллельных тонких линий, именуемых немановыми.
Применение
В древности люди не умели изготавливать из руды металл, поэтому единственным его источником было железо метеоритное. Доказано, что элементарные орудия из этой субстанции (по форме идентичные каменным) создавались еще в эпоху бронзы и неолита. Из нее были произведены кинжал, обнаруженный в гробнице Тутанхамона, и нож из шумерского местечка Ура (примерно 3100 год до н. э.), бусы, найденные в 70 км от Каира, в местах вечного упокоения, в 1911 году (примерно 3000 год до н. э.).
Тибетская скульптура также была создана из этого вещества. Известно, что у царя (Древний Рим) был металлический щит, произведенный из «камня, упавшего с неба». В 1621 году для Джахангира (правитель одного индийского княжества) были выкованы из небесного железа кинжал, две сабли и наконечник пики.
Сабля из этого металла была подарена государю Александру I. В соответствии с преданием, мечи Тамерлана также имели космическое происхождение. Сегодня небесное железо используют в ювелирном производстве, но большая его часть применяется для научных экспериментов.
Метеориты
Метеориты на 90 % состоят из металла. Поэтому первым человек начал применять небесное железо. Как его отличить от земного? Это сделать очень просто, ведь оно содержит около 7-8 % примеси никеля. Не зря в Египте его прозвали звездным металлом, а в Греции - небесным. Эта субстанция считалась очень редкой и дорогой. В это сложно поверить, но ее ранее обрамляли в золотые оправы.
Звездное железо нестойкое к коррозии, поэтому изделия из него редко встречаются: они просто до наших дней не смогли дожить, так как рассыпались от ржавчины.
По способу обнаружения железные метеориты подразделяют на падения и находки. Падениями именуют такие метеориты, снижение которых было видно и которые люди смогли отыскать вскоре после их приземления.
Находки - это метеориты, обнаруженные на поверхности Земли, но падение которых никто не наблюдал.
Метеориты падающие
Как происходит падение метеорита на Землю? Сегодня зарегистрировано более тысячи падений небесных странников. В этот перечень включены лишь метеоры, прохождение которых через земную атмосферу зафиксировано автоматической техникой или наблюдателями.
Звездные камни входят в атмосферу нашей планеты на скорости около 11-25 км/с. На этой скорости они начинают разогреваться и светиться. За счет абляции (обугливания и сдувания встречным потоком частиц субстанции метеорита) вес тела, долетевшего до поверхности Земли, может быть меньше, а иногда существенно меньше его массы на входе в атмосферу.
Падение метеорита на Землю - удивительное явление. Если метеоритное тело маленькое, то на скорости 25 км/с оно сгорит без остатка. Как правило, из десятков и сотен тонн первичной массы до земли долетает лишь пара килограммов и даже граммов субстанции. Следы сгорания небесных тел в атмосфере можно отыскать на протяжении почти всей траектории их падения.
Падение Тунгусского метеорита
Это загадочное событие произошло в 1908 году, 30 июня. Как происходило падение Тунгусского метеорита? Небесное тело упало в области Подкаменной в 7 часов 15 мин по местному времени. Это было раннее утро, но уже давно проснулись. Они занимались текущими делами, которые в деревенских дворах требуют с самого восхода солнца беспрестанного внимания.
Сама Подкаменная Тунгуска - полноводная и могучая река. Она протекает на землях нынешнего Красноярского края, а начало берет в Иркутском регионе. Она продирается сквозь таежные глухие районы, изобилует лесистыми высокими берегами. Это богом забытый край, но он богат полезными ископаемыми, рыбой и, конечно же, внушительными полчищами комаров.
Загадочное событие началось в 6 часов 30 мин по местному времени. Жители сел, размещенных по берегам Енисея, увидели в небе огненный шар внушительных размеров. Он перемещался с юга на север, а затем исчез над таежными просторами. В 7 часов 15 мин небо озарила яркая вспышка. Через некоторое время раздался ужасный грохот. Земля всколыхнулась, в домах повылетали из окон стекла, облака стали красными. Они такой цвет сохраняли пару дней.
Обсерватории, размещенные в разных уголках планеты, зафиксировали взрывную волну большой силы. Далее люди захотели узнать, что случилось и где. Ясно, что в тайге, но она очень большая.
Организовать научную экспедицию не удалось, так как не нашлось богатых меценатов, готовых оплатить подобные исследования. Поэтому ученые сначала решили лишь опросить очевидцев. Они поговорили с эвенками и русскими охотниками. Те рассказали, что вначале подул сильный ветер и раздался громкий свист. Далее небо залило красным светом. После раздался удар грома, начали загораться и падать деревья. Стало очень жарко. Через пару секунд небо засияло еще сильней, и гром раздался снова. На небе появилось второе солнце, которое было намного ярче привычного светила.
Этими показаниями все и ограничилось. Ученые решили, что в сибирской тайге упал метеорит. А так как он приземлился в зоне Подкаменной Тунгуски, то и назвали его Тунгусским.
Первая экспедиция была снаряжена лишь в 1921 году. Ее инициаторами выступили академики Ферсман Александр Евгеньевич (1883-1945 гг.) и Вернадский Владимир Иванович (1863-1945 гг.). Возглавил это путешествие Кулик Леонид Алексеевич (1883-1942 гг.) - ведущий специалист СССР по метеоритам. Затем были организованы еще несколько научных походов в 1927-1939 годах. В результате этих изысканий предположения ученых подтвердились. В бассейне реки Тунгуски Подкаменной действительно произошло падение метеорита. Но огромный кратер, который должно было создать упавшее тело, обнаружен не был. Не нашли вообще никакого кратера, даже самого крохотного. Но зато разыскали эпицентр мощнейшего взрыва.
Его установили по деревьям. Они стояли так, как будто ничего не произошло. А вокруг них в радиусе 200 км лежал поваленный лес. Изыскатели решили, что взрыв случился на высоте 5-15 км над землей. В 60-е годы установили, что сила взрыва была равна мощности водородной бомбы емкостью 50 мегатонн.
Сегодня насчет падения этого небесного тела существует огромное количество предположений и теорий. Официальный вердикт гласит, что на Землю упал не метеорит, а комета - глыба льда с вкрапленными в нее твердыми крохотными космическими частицами.
Некоторые исследователи считают, что над нашей планетой потерпел крушение космический корабль инопланетян. В общем, о тунгусском метеорите почти ничего не известно. Никто не может назвать параметры и массу этого звездного тела. К единственной верной концепции изыскатели, вероятно, так никогда и не придут. Ведь сколько людей, столько и мнений. Поэтому загадка тунгусского гостя будет рождать на свет все новые и новые гипотезы.
Метеорит — любой довольно небольшой природный объект из межпланетного пространства, т. е. , который пережил свое прохождение через атмосферу Земли и приземлился на поверхность.
Самый большой метеорит, который был обнаружен на Земле, был найден в 1920 году в Намибии и был назван метеоритом Хоба. Его ширина составляет 2,7 метра, вес — около 60 тонн, состоит из сплава железа и никеля. Самые маленькие метеориты, называемые микрометеоритами, имеют размеры от нескольких сотен микрометров (мкм) до 10 мкм и происходят от крошечных частиц, которые заполняют межпланетное пространство.
Лабораторные, астрономические и теоретические исследования показывают, что большинство метеоритов обнаруженных на Земле, представляют собой фрагменты астероидов, которые вращаются во внутренней части основного пояса, между 2,1 и 3,3 астрономическими единицами (AU) от Солнца. (Одна астрономическая единица — это среднее расстояние от Земли до Солнца — около 150 миллионов км.) Именно в этом регионе сильные гравитационные возмущения планетами, особенно Юпитером, могут вывести метеороиды на орбиты, пересекающие Землю.
Считается, что менее 1 процента метеоритов прилетают с Луны или Марса . С другой стороны, есть все основания полагать, что значительная часть обнаруженных микрометеоритов, дрейфующих в верхних слоях атмосферы Земли, происходят от комет. Хотя данные исследований метеоров показывают, что небольшая часть кометного материала, попадающего в атмосферу Земли в виде отдельных кусков, обладает достаточной прочностью, чтобы выжить и достичь поверхности.
Основной движущей силой исследования метеоритов является тот факт, что небольшие тела, такие как астероиды и кометы, скорее всего, хранят свидетельства событий, которые произошли в ранней солнечной системе.
Метеориты традиционно делятся на три широкие категории — каменистые метеориты, железные метеориты и каменно-железные метеориты.
Каменистые метеориты составляют около 94 процентов всех известных метеоритов, железные — около 5 процентов, а каменно-железные — около 1 процента. Существует значительное разнообразие в каждой категории, что приводит к многочисленным подразделениям, классам, группам и т. д., основанным на различиях в химии, минералогии и структуре.
Примеры основных типов метеоритов, найденных на Земле.Метеорит Анкобер, обычный хондрит, упавший в Эфиопии в 1942 году. Одна поверхность была отпилена и отполирована, показывая внутреннюю структуру.
Важно понимать, что классификация метеоритов основана главным образом на наблюдаемых характеристиках. Просто потому, что подразделения принадлежат к одной и той же категории, не обязательно следует, что все они состоят из метеоритов, которые имеют одинаковые или похожие родительские тела.
Действительно, чаще всего они не связаны. И наоборот, подразделения из разных категорий могут иметь общее происхождение. Например, если бы большой астероид расплавился, его более плотные металлические компоненты имели бы тенденцию опускаться к своему центру (его ядру), в то время как его менее плотный каменный материал образовывал бы мантию вокруг него. Этот процесс разделения известен как геохимическая дифференциация.
Когда дифференцированный астероид позже разрушается в результате столкновений, образцы его скалистой мантии и железного ядра могут быть представлены в трех основных категориях. Таким образом, задача исследователей состоит в том, чтобы определить, какие типы метеоритов связаны, а какие нет, а также определить процессы, которые отвечают за их огромное разнообразие.
Каменные метеориты
Хондриты
Самое фундаментальное различие между различными каменными метеоритами — между теми, которые когда-то были расплавленными, ахондритами и теми, которые не были хондритами. Хондриты были разделены на три основных класса — обычные, углеродистые и энстатитовые хондриты — они в свою очередь, были разделены на ряд групп.
Хондриты являются наиболее распространенными метеоритами (около 87 процентов каменистых метеоритов). Они также, пожалуй, самые важные. С точки зрения земных пород эти метеориты похожи на фрагменты ранее существовавших пород, сцементированных вместе.
Они представляют собой механическую смесь компонентов, которые образовались в солнечной системе или даже раньше. Возможно, более примечательно, что составы хондритов очень похожи на состав Солнца, за исключением отсутствия (в хондритах) очень летучих элементов, таких как водород и гелий.
Солнце содержит более 99 процентов массы Солнечной системы. Следовательно, состав Солнца должен быть очень близок к среднему составу Солнечной системы, когда она сформировалась. В результате состав Солнца может служить эталоном. Отклонения в составе метеорита от этого эталонного состава дают представление о процессах, которые влияли на формирование его материнского тела и компонентов в нем.
Хондры
Метеориты классифицируются как хондриты на основе присутствия в них небольших сферических тел (обычно около 1 мм в диаметре), называемых хондрами. Судя по их форме и текстуре кристаллов в них, хондры были свободно плавающими расплавленными каплями в солнечной системе.
Имитационные эксперименты показывают, что хондры образуются в результате «мгновенного» нагрева (до пиковых температур 1400–1800°C, а затем быстрого охлаждения до 10–1000°C за час. Размеры, состав и пропорции разных типов хондр варьируются от одного метеорита к другому. Это означает, что образование хондров должно быть довольно локализованным процессом.
Классификация
Как можно понять из предыдущего обсуждения, признаки, наблюдаемые в настоящее время в хондритах, отражают процессы из двух отдельных эпизодов: те, которые привели к образованию хондритных родительских тел, и те, которые позже изменили материал в родительских телах. В результате хондриты классифицируются двумя дополнительными способами. На основе концентраций их основных элементов (железа, магния, кремния, кальция и алюминия) и их степени окисления, изотопных составов кислорода и петрологии (например, обилие хондр и размер хондр.
Кроме того, в каждой из групп метеориты различаются по степени термического превращения или водного изменения. Эти различия называются петрологическими типами; они разбиты на таблицы по петрологическим типам. Типы 2 и 1 представляют увеличивающиеся степени изменения водой, а типы с 3 по 6 (некоторые исследователи расширяют типы до 7) отражают увеличивающиеся степени изменения при нагревании.
Таким образом, метеорит, который подвергся обширному изменению в воде, будет классифицирован как тип 1, а метеорит, который испытал температуры чуть ниже температуры плавления, будет тип 6 (или 7). Метеорит, который оставался полностью неизменным ни одним из процессов, поскольку его образование находилось бы на границе типов 2 и 3.
В качестве примера того, как применяются два метода классификации, углеродистый хондрит, известный как метеорит Альенде, падение которого произошло в 1969 году, классифицирован как CV3. Это указывает на то, что он принадлежит к группе CV и петрологическому типу 3 второй таблицы.
CI углеродистые хондриты
Возможно, наиболее интересным типом хондрита является группа CI углеродистых хондритов. Строго говоря, можно задаться вопросом, почему такие метеориты вообще называют хондритами, поскольку они не содержат хондр. Фактически, из всех типов метеоритов хондриты CI наиболее близки по составу к Солнцу. Следовательно, при разработке схемы классификации имеет смысл сгруппировать их с хондритами.
Поскольку хондриты CI химически очень похожи на Солнце — и, таким образом, так похожи на средний состав формирующейся солнечной системы — некоторые ученые предположили, что они имеют кометное, а не астероидное происхождение. Считается, что кометы представляют собой наиболее неизмененный материал в Солнечной системе. Несмотря на трудности с этой идеей, научные знания о природе и происхождении комет все еще ограничены, что делает неразумным полное исключение этой интригующей возможности.
Ахондриты
Ахондриты, их название означает «без хондритов», представляют собой относительно небольшую, но разнообразную группу метеоритов. Большинство ахондритов, собранных на Земле, получены из астероидов, но считается, что одна небольшая группа пришла с Марса, а другая с Луны.
Распиленная и отполированная часть фрагмента метеорита Джонстауна, ахондрита, который упал 6 июля 1924 года в Колорадо.
Тремя самыми многочисленными астероидными ахондритовыми группами являются обриты, ховардит-эвкрит-диогенитная ассоциация и уреилиты. Обриты также известны как энхатриты энстатита. Как и класс хондритов энстатита, обриты происходят из родительских тел, которые образовались в условиях химического восстановления. В результате они содержат элементы в форме менее распространенных соединений — например, кальция в качестве сульфидного минерала олдхамит (CaS), а не в его более обычных силикатных и карбонатных формах.
Метеориты ховардит, эвкрит и диогенит (HED) произошли от одного и того же астероидного тела Весты, второго по величине члена пояса астероидов. Они также были связаны с мезосидеритами, группой каменистых железных метеоритов. Изучение метеоритов показывает, что Веста имела сложную историю, которая включала в себя плавление, сегрегацию металла в ядро, кристаллизацию, метаморфизм и процесс, при котором удар разрушает породу.
Железные метеориты
Железные метеориты — это куски более плотного металла, которые отделялись от менее плотных силикатов, когда их материнские тела были хотя бы частично расплавлены.
Скорее всего, они произошли из сердцевины их родительских астероидов, хотя некоторые исследователи предположили, что металл, вместо того, чтобы образовывать единое хранилище, мог бы объединяться более локально, создавая структуру, напоминающую хлеб с изюмом, с кусками металла в качестве «изюма». Последнее могло бы произойти, если бы астероид подвергся локализованному ударному плавлению, а не плавлению всего тела.
Железные метеориты в основном состоят из железо-никелевых минералов: камасита с низким содержанием никеля и таенита с высоким содержанием никеля. Обилие этих двух минералов сильно влияет на структуру железных метеоритов.
Когда-то железные метеориты были классифицированы по содержанию никеля и структуре Видманштеттена, но это было в значительной степени заменено химической классификацией, основанной на содержании галлия, германия и никеля. Наиболее распространенные классы имеют довольно скучные названия IAB, IIAB, IIIAB, IVA и IVB.
Есть множество других небольших классов и уникальных железных метеоритов. Предполагая, что большинство железных метеоритов сформировалось в ядрах родительских астероидов, изменения в составе и свойствах железных метеоритов в данном классе отражают изменяющиеся условия во время затвердевания этих ядер. На содержание галлия и германия в расплавленном металле никель-железо процесс кристаллизации относительно не влияет, но они чувствительны к условиям, при которых образуется исходный астероид.
Таким образом, железные метеориты с аналогичным содержанием галлия и германия, вероятно, связаны друг с другом, либо потому, что они произошли от одного и того же астероида, либо потому, что их родительские астероиды образовались в одном времени и месте. На содержание никеля, с другой стороны, влияет кристаллизация, поскольку никель имеет тенденцию концентрироваться в тех частях железо-никелевого металла, которые все еще находятся в расплавленном состоянии. В результате содержание никеля может быть использовано для определения последовательности кристаллизации в классах железных метеоритов.
Железные метеориты IAB, IIICD и IIE обладают геохимическими характеристиками, отличными от характеристик других классов. Их происхождение остается неопределенным, но они могли быть получены в результате ударных процессов.
Железокаменные метеориты
Железокаменные метеориты содержат примерно одинаковое количество силикатных минералов и никель-железного металла. Они делятся на две группы: палласиты и мезозидериты. Палласиты состоят из сети никель-железного металла, в которой установлены кристаллы силикатного минерала оливина. Кристаллы оливина обычно имеют диаметр около 0,5 см.
Железо-каменный метеорит Sericho
Палласиты образуются на границе раздела областей расплавленного никель-железного металла и расплавленных силикатов. Области расплавленного металла никель-железо могли быть внешними ядрами астероидов или, менее вероятно, зернами в астероидах, где собирался металл. Точно так же области расплавленного силиката могли быть самыми глубокими слоями силикатной мантии.
Связь метеоритов с астероидами
Если метеоритный материал поступает из определенных областей пояса астероидов, то астероиды в таких регионах должны иметь химический и минералогический состав, наблюдаемый в метеоритах. Поверхностный минералогический состав астероидов, в принципе, может быть определен непосредственно по наблюдениям с Земли доли солнечного света, который они отражают (альбедо), и спектра отраженного света (спектр отражения).
Вместе с тем был разработан ряд процессов, делающих связь определенных астероидов с различными группами метеоритов гораздо более сложной, чем можно было ожидать.
Хотя нет двух спектров астероидного отражения в деталях, но большинство астероидов делятся на две основные группы: класс S и класс C. Астероиды класса S имеют умеренные альбедо и содержат смеси оливина, пироксена и металлического железа. Это те же самые минералы, которые встречаются в обычных хондритах, но они также присутствуют в ряде других типов метеоритов.
Астероиды класса C имеют низкие альбедо, и их более бесполезные спектры указывают на присутствие светопоглощающих материалов, хотя по меньшей мере половина имеет спектральные характеристики, связанные с железосодержащими водными силикатами. Можно рассматривать астероиды класса С в качестве возможных источников для определенных групп углеродистых хондритовых метеоритов. Однако их низкий альбедо и спектральные признаки гидросиликатов делают их маловероятными источниками обычных хондритов.
Возраст метеоритов и их компонентов
Когда планеты и астероиды сформировались, они содержали много различных радиоактивных изотопов, или радионуклидов. Распад радионуклидов происходит с характерной скоростью. Время, необходимое половине атомов некоторого количества радионуклида для распада, период полураспада, является обычным способом представления скорости распада.
Многие радионуклиды имеют период полураспада, аналогичный или превышающий возраст Солнечной системы. По этой причине их часто называют долгоживущими радионуклидами. В результате их долговечности, они все еще присутствуют в метеоритах и на Земле, и используются для определения возраста метеоритов.
Ученые обычно определяют возраст камня или метеорита с помощью изохронного метода.
В дополнение к долгоживущим радионуклидам в ранней Солнечной системе присутствовал ряд короткоживущих радионуклидов. Большинство из них имеют период полураспада всего несколько миллионов лет или меньше. Они давно сгнили и не могут быть использованы для непосредственного получения абсолютных эпох. Однако их исходное обилие в некоторых объектах все еще может быть определено методом изохрона.
Сравнивая исходные количества короткоживущего радионуклида в различных объектах, ученые могут определить их относительный возраст. Если один или несколько из этих объектов также имели свои абсолютные возрасты, определенные с помощью долгоживущих радионуклидов, относительные возрасты могут быть преобразованы в абсолютные.
Попытка установить абсолютные возрасты для относительных возрастов, которые были определены из различных короткоживущих радионуклидов, была в центре внимания многих современных исследований, но это оказалось трудным. Это связано с тем, что короткоживущие радионуклиды обычно ведут себя химически совершенно по-разному друг от друга и от долгоживущих изотопов. Тем не менее, учитывая древность метеоритов, ученые разработали удивительно точную картину хронометража событий в ранней Солнечной системе.
Метеоритами называют не большие железные, каменные или железокаменные космические объекты, которые регулярно падают на поверхность планет солнечной системы, в том числе и Землю. Внешне они мало чем отличаются от камней или кусков железа, но таят в себе много загадок из истории вселенной. Метеориты помогают ученым раскрывать секреты эволюции небесных тел и изучать процессы, происходящие далеко за пределами нашей планеты.
Анализируя их химический и минеральный состав, можно проследить акономерности и связи между метеоритами различных видов. Но каждый их них является уникальным, с присущими только этому телу космического происхождения качествами.
Виды метеоритов по составу:
1. Каменные:
Хондриты;
Ахондриты.
2. Железо-каменные:
Палласиты;
Мезосидериты.
3. Железные.
Октаэдриты
Атакситы
4. Планетарные
Марсианские
Происхождение метеоритов
Их структура крайне сложна и зависит от многих факторов. Изучая все известные разновидности метеоритов, ученые пришли к выводу, что все они тесно связаны на генетическом уровне. Даже учитывая значительные расхождения в структуре, минеральном и химическом составе, их объединяет одно - происхождение. Все они представляют собой обломки небесных тел (астероидов и планет), движущиеся в космическом пространстве с большой скоростью.
Морфология
Чтобы достигнуть поверхности Земли, метеориту нужно проделать длинный путь через слои атмосферы. В результате значительной аэродинамической нагрузки и абляции (высокотемпературной атмосферной эрозии) они приобретают характерные внешние признаки:
Ориентировано-конусообразную форму;
Кору плавления;
Особый рельеф поверхности.
Отличительным признаком настоящих метеоритов является кора плавления. По цвету и структуре она может отличаться весьма существенно (в зависимости от типа тела космического происхождения). У хондритов она черная и матовая, у ахондритов – блестящая. В редких случаях кора плавления может быть светлой и полупрозрачной.
При длительном нахождении на поверхности Земли, поверхность метеорита разрушается под воздействием атмосферных влияний и процессов окисления. По этой причине значительная часть тел космического происхождения через определенное время практически ничем не отличается от кусков железа или камней.
Еще одним отличительным внешним признаком, которым обладает настоящий метеорит, является наличие на поверхности углублений, называемых пьезоглиптами или регмаглиптами. Напоминают отпечатки пальцев на мягкой глине. Их размеры и структура зависят от условий движения метеорита в атмосфере.
Удельный вес
1. Железные - 7,72. Значение может варьироваться в диапазоне 7,29-7,88.
2. Палласиты – 4,74.
3. Мезосидериты – 5,06.
4. Каменные – 3,54. Значение может варьироваться в диапазоне 3,1-3,84.
Магнитные и оптические свойства
Благодаря наличию значительного количества никелистого железа, настоящий метеорит проявляет свои уникальные магнитные свойства. Это используется для проверки подлинности тела космического происхождения и позволяет косвенно судить о минеральном составе.
Оптические свойства метеоритов (цвет и отражательная способность) выражены менее ярко. Проявляются только на поверхностях свежих изломов, но со временем вследствие окисления становятся все менее заметными. Сравнивая средние значения коэффициента яркости метеоритов с альбедо небесных тел солнечной системы, ученые пришли к выводу, что некоторые планеты (Юпитер, Марс), их спутники, а также астероиды по своим оптическим свойствам схожи с метеоритами.
Химический состав метеоритов
Учитывая астероидное происхождение метеоритов, их химический состав может весьма существенно отличаться между объектами разных типов. Это оказывает значительное влияние на магнитные и оптические свойства, а также удельный вес тел космического происхождения. Наиболее распространенными химическими элементами в метеоритах являются:
1. Железо (Fe). Является основным химическим элементом. Встречается в виде никелистого железа. Даже в каменных метеоритах среднее содержание Fe составляет 15,5%.
2. Никель (Ni). Входит в состав никелистого железа, а также минералов (карбиды, фосфиды, сульфиды и хлориды). По сравнению с Fe встречается в 10 раз реже.
3. Кобальт (Co). В чистом виде не обнаружено. По сравнению с никелем встречается в 10 раз реже.
4. Сера (S). Входит в состав минерала троилита.
5. Кремний (Si). Входит в состав силикатов, образующих основную массу каменных метеоритов.
3. Ромбический пироксен. Часто встречается в каменных метеоритах, среди силикатов – второй по распространенности.
4. Моноклинный пироксен. В метеоритах встречается редко и в малых количествах, исключение – ахондриты.
5. Плагиоклаз. Распространенный породообразующий минерал, входящий в группу полевых шпатов. Его содержание в метеоритах варьируется в широких пределах.
6. Стекло. Является основной составляющей часть каменных метеоритов. Содержится в хондрах, а также встречается в виде включений в минералах.
Метеоритом называют упавшее на поверхность планеты твердое тело естественного космического происхождения размером от 2 мм. Тела, достигшие поверхности планеты и имеющие размеры от 10 мкм до 2 мм, принято именовать микрометеоритами; более мелкие частицы - это космическая пыль. Метеориты характеризуются разным составом и структурой. Эти особенности отражают условия их происхождения и позволяют ученым более уверенно судить об эволюции тел Солнечной системы.
Типы метеоритов по химическому составу и структуре
Метеоритное вещество в основном сложено минеральными и металлическими компонентами в различных пропорциях. Минеральная часть - это железо-магниевые силикаты, металлическая представлена никелистым железом. Часть метеоритов содержит примеси, определяющие некоторые важные особенности и несущие информацию о происхождении метеорита.
Как делятся метеориты по химическому составу? Традиционно выделяют три большие группы:
- Каменные метеориты - силикатные тела. Среди них выделяют хондриты и ахондриты, имеющие важные структурные различия. Так, хондритам свойственно наличие включений - хондр - в минеральной матрице.
- Железные метеориты, состоящие преимущественно из никелистого железа.
- Железокаменные - тела промежуточного строения.
Помимо классификации, учитывающей химический состав метеоритов, существует также принцип подразделения «небесных камней» на две обширные группы по структурным признакам:
- дифференцированные, к которым относятся только хондриты;
- недифференцированные - обширная группа, включающая все остальные типы метеоритов.
Хондриты - остатки протопланетного диска
Отличительная черта этого типа метеоритов - хондры. Они представляют собой большей частью силикатные образования эллиптической или сферической формы, размером около 1 мм. Элементный состав хондритов практически идентичен составу Солнца (если исключить наиболее летучие, легкие элементы - водород и гелий). На основании этого факта ученые пришли к выводу, что хондриты образовались на заре существования Солнечной системы непосредственно из протопланетного облака.
Эти метеориты никогда не были частью крупных небесных тел, уже прошедших магматическую дифференциацию. Сформировались хондриты путем конденсации и аккреции протопланетного вещества, при этом испытав некоторое тепловое воздействие. Вещество хондритов довольно плотное - от 2,0 до 3,7 г/см 3 , - но хрупкое: метеорит можно раскрошить рукой.
Рассмотрим подробнее, какими по составу бывают метеориты этого типа, наиболее распространенного (85,7 %) из всех.
Углистые хондриты
Для углистых характерно большое содержание железа в силикатах. Их темный цвет обусловлен присутствием магнетита, а также таких примесей, как графит, сажа и органические соединения. Кроме того, углистые хондриты содержат связанную в гидросиликатах (хлорит, серпентин) воду.
По ряду признаков С-хондриты делятся на несколько групп, одна из которых - CI-хондриты - представляет исключительный интерес для ученых. Эти тела уникальны тем, что не содержат хондр. Предполагается, что вещество метеоритов этой группы вообще не подвергалось термическому воздействию, то есть осталось практически неизменным со времени конденсации протопланетного облака. Это самые древние тела Солнечной системы.
Органика в составе метеоритов
В углистых хондритах обнаруживаются такие органические соединения, как ароматические и а также карбоновые кислоты, азотистые основания (в живых организмах они входят в состав нуклеиновых кислот) и порфирины. Несмотря на высокие температуры, которым подвергается метеорит при прохождении через земную атмосферу, углеводороды сохраняются благодаря образованию коры плавления, служащей хорошим теплоизолятором.
Эти вещества, вероятнее всего, имеют абиогенное происхождение и свидетельствуют о процессах первичного органического синтеза уже в условиях протопланетного облака, учитывая возраст углистых хондритов. Так что молодая Земля уже на самых ранних этапах своего существования располагала исходным материалом для возникновения жизни.
Обыкновенные и энстатитовые хондриты
Наиболее часто встречаются обыкновенные хондриты (отсюда и их название). Эти метеориты содержат помимо силикатов никелистое железо и несут следы теплового метаморфизма при температурах 400-950 °C и ударных давлениях до 1000 атмосфер. Хондры этих тел часто имеют неправильную форму; в них присутствует обломочный материал. К обыкновенным хондритам относится, например, Челябинский метеорит.
Энстатитовые хондриты характеризуются тем, что железо в них содержится в основном в металлической форме, а силикатный компонент богат магнием (минерал энстатит). В составе метеоритов этой группы меньше летучих соединений, чем у прочих хондритов. Они подвергались тепловому метаморфизму при температурах 600-1000 °C.
Метеориты, относящиеся к обеим этим группам, часто представляют собой обломки астероидов, то есть они побывали в составе протопланетных тел небольшого размера, в которых не проходили процессы дифференциации недр.
Дифференцированные метеориты
Обратимся теперь к рассмотрению того, какие типы метеоритов выделяются по химическому составу в данной обширной группе.
Во-первых, это каменные ахондриты, во-вторых, железокаменные и, в-третьих, железные метеориты. Объединяет их то, что все представители перечисленных групп являются фрагментами массивных тел астероидного или планетного размера, недра которых подверглись дифференциации вещества.
Среди дифференцированных метеоритов встречаются как обломки астероидов, так и тела, выбитые с поверхности Луны или Марса.
Особенности дифференцированных метеоритов
Ахондрит не содержит особых включений и, будучи беден металлом, представляет собой силикатный метеорит. По составу и структуре ахондриты близки к земным и лунным базальтам. Большой интерес представляет группа метеоритов HED, предположительно происходящие из мантии Весты, которая считается сохранившейся протопланетой земной группы. Они схожи с ультраосновными породами верхней мантии Земли.
Железокаменные метеориты - палласиты и мезосидериты - характеризуются наличием силикатных включений в матрице из никелистого железа. Палласиты получили свое название в честь найденного в XVIII веке под Красноярском знаменитого Палласова железа.
Большинство железных метеоритов отличаются интересной структурой - «видманштеттеновыми фигурами», образованными никелистым железом с разным содержанием никеля. Такая структура сформировалась в условиях медленной кристаллизации никелистого железа.
История вещества «небесных камней»
Хондриты - это посланцы из древнейшей эпохи становления Солнечной системы - времени аккумуляции допланетного вещества и зарождения планетезималей - зародышей будущих планет. Радиоизотопные датировки хондритов показывают, что возраст их превышает 4,5 млрд лет.
Что касается дифференцированных метеоритов, то они демонстрируют нам формирование структуры планетных тел. Их вещество имеет отчетливые признаки плавления и перекристаллизации. Образование их могло происходить в разных частях дифференцированного родительского тела, впоследствии подвергшегося полному или частичному разрушению. Это определяет, какой химический состав метеоритов, какая структура образовались в каждом конкретном случае, и служит основой для их классификации.
Дифференцированные небесные гости также содержат информацию о последовательности процессов, протекавших в недрах родительских тел. Таковы, например, железокаменные метеориты. Состав их свидетельствует о неполном разделении легких силикатных и тяжелых металлических компонентов древней протопланеты.
В процессах столкновения и дробления астероидов разных типов и возрастов в поверхностных слоях многих из них могло происходить накопление перемешанных фрагментов различного происхождения. Затем в результате нового соударения подобный «композитный» осколок выбивался с поверхности. Примером может служить метеорит Кайдун, содержащий частицы нескольких типов хондритов и металлическое железо. Так что история метеоритного вещества зачастую весьма сложна и запутанна.
В настоящее время большое внимание уделяется исследованию астероидов и планет с помощью автоматических межпланетных станций. Безусловно, оно будет способствовать новым открытиям и более глубокому пониманию происхождения и эволюции таких свидетелей истории Солнечной системы (и нашей планеты в том числе), как метеориты.
