КУРС ЗАГАЛЬНОЇ АСТРОНОМІЇ - С. М. АНДРІЄВСЬКИЙ 2007

Частина V

ФІЗИЧНА ПРИРОДА ТІЛ СОНЯЧНОЇ СИСТЕМИ

Розділ 13

МАЛІ ПЛАНЕТИ, КОМЕТИ, МЕТЕОРИ І МЕТЕОРИТИ

13.4. Метеорити

В окремих випадках велике метеорне тіло (метеороїд) під час руху в атмосфері не встигає випаруватися і досягає поверхні Землі. Такий залишок метеорного тіла називається метеоритом. Протягом року на Землю випадає близько 2000 метеоритів. У багатьох музеях світу сьогодні зберігається не менше 500 т метеоритної речовини (метеорити у багатьох країнах є власністю держави). Обчислення показують, що у вигляді метеоритів та метеорного пилу за добу на Землю випадає близько 300 т речовини, що за 4,5 млрд. років дає шар товщиною близько 45 см.

Залежно від хімічного складу метеорити поділяють на кам'яні хондрити (відносна кількість 85,7%), кам'яні ахондрити (7,1%), залізні (5,7%) і залізокам'яні метеорити (1,5%). Давньогрецьке слово «хондорос» означає «пшеничне зерно». Хондрами називаються дрібні кулясті частинки (розміром від декількох мікронів до сантиметра), сірого кольору, часто з коричневим відтінком, густо вкраплені у кам'яну масу. Іноді хондри займають до 50% об'єму метеорита. Кам'яні метеорити, в яких хондр немає, називаються ахондритами.

Аналіз показав, що в хондрах є практично всі хімічні елементи, причому (за невеликими винятками) у тому ж співвідношенні, що й в атмосфері Сонця. Ця узгодженість погіршується, якщо порівнювати хондри з земними породами.

Речовина, що оточує хондри, як і земні породи, складається з силікатних мінералів, а залізні метеорити — майже цілковито з нікелистого заліза. Виявлено, що коли відполіровану поверхню залізного метеорита протравити кислотою, на ній проявляється відманштеттеновий візерунок — системи смуг, що перетинаються. Такий характерний візерунок названо на честь керівника австрійського фарфорового заводу К. А. фон Відманштеттена, який у 1808 р. запропонував простий і надійний метод для встановлення метеоритної природи досліджуваного зразка (рис. 13.5). Ці смуги є тонкими пластинами камаситу Fe93Ni7, в якому міститься 6—7% нікелю. Простір між пластинами камаситу заповнений сплавом теніту Fe65Ni35, який містить нікель у кількості від 30 до 50%. У цьому полягає одна з великих таємниць Природи, оскільки ці мінерали могли б утворитися тільки внаслідок плавлення первинної речовини, з якої складалося досить масивне тіло, щоб у ньому під дією сили тяжіння метали могли відділитися від легшої силікатної магми.

image52

Рис. 13.5. Відманштеттеновий візерунок на зрізі метеорита

Усі спроби створити відманштеттенові фігури в лабораторних умовах закінчувалися невдачею. З теорії випливає, що первісна речовина мала б бути нагрітою до 2300 К, надалі мало б відбуватися повільне охолоджування, причому дуже повільно: на 1—10 К за мільйон років. Для цього, як виявляється, розігріта речовина повинна бути оточена товстим кам'яним шаром, що зіграв би роль теплоізолятора. Хондрити у початковій стадії також мусили бути нагріті до температури 1300 К, а швидкість їх охолодження була такою ж малою, як і для залізних метеоритів. Наявна їхня структура могла утворитися, якщо речовина хондритів перебувала на глибинах 30—50 км.

Як виявлено радіоактивним методом, вік метеоритів досягає 4,5 млрд. років, що цілком узгоджується з даними про вік Землі. Ця дата і є нижньою межею віку Сонячної системи в цілому.

Метеорити мають різноманітну історію. Частина з них походить від метеороїдів, утворених при поступовому руйнуванні кометних ядер, або при зіткненні і наступному дробленні речовини астероїдів. Деякі метеороїди можуть бути уламками гірських порід, викинутими у міжпланетний простір з поверхні Місяця або Марса внаслідок метеоритного бомбардування останніх. Не виключено, що деякі з таких метеороїдів інколи зазнають зіткнень із Землею.

І коли «батьківським» тілом метеорита мав би бути астероїд, то виникає питання: як була розігріта ця первісна речовина до таких високих температур. Джерелом тепла тут не могли бути радіоактивні ізотопи урану чи торію, бо їх мало б бути в чотири рази більше від наявного. Тому вважають, що джерелом тепла в метеоритній речовині були радіоактивні ізотопи, яких сьогодні в Сонячній системі вже немає. Найімовірніше, це був ізотоп 26Al, період напіврозпаду якого дорівнює 720 000 років. Однак виникає нове питання: які процеси призвели до утворення значної кількості цього ізотопу?

Не виключено, що він був синтезований у спалаху Наднової (див. розділ 21), який відбувся поблизу від Сонячної системи якраз перед початком її формування.

Існують дуже рідкісні метеорити, які відносяться до класу вуглистих хондритів. Основна їхня особливість полягає в тому, що на відміну від розглянутих вище типів метеоритів, їх структура не виявляє ознак сильного розігріву у далекому минулому. Вуглисті хондрити містять у собі сполуки вуглецю і до 20% зв'язаної води. Серед вуглецевих сполук є навіть органічні молекули. Природно, що при нагріванні такі сполуки повинні були б зруйнуватися. Імовірно, що до складу метеоритів цього класу входить най- древніша матерія, з якої розпочалося формування Сонячної системи.

Якщо в атмосферу Землі влітає дуже велике метеорне тіло, маса якого перевищує 105 т, то воно досягає поверхні Землі, заглиблюється в грунт на 4—5 своїх діаметрів, і вся його величезна кінетична енергія перетворюється в тепло. Виникає потужний вибух, при якому метеорне тіло в основному випаровується. На місці вибуху утворюється кратер або астроблема (у перекладі з грецької — «космічна рана»).

Одним з найефектніших є метеоритний кратер у штаті Арізона (США). Його діаметр сягає 1200 м, глибина — 175 м, вал кратера піднятий над навколишньою пустелею на висоту близько 37 м (рис. 13.6). Утворення кратера з такими розмірами могло статися при зіткненні з Землею залізного метеороїда діаметром 50 м, який рухався відносно нашої планети зі швидкістю 11 км/с. Вік кратера близько 50 000 років. Оскільки подія, яка призвела до утворення цього кратера, сталася відносно недавно, кратер добре зберігся — вітер і вода ще не встигли зруйнувати його обриси.

Для виявлення більш давніх кратерів застосовують спеціальні методи. Так, останнім часом методом гравіметричної розвідки та аерофотозйомки на поверхні Землі виявлено близько 180 великих астроблем, з них понад 10 у Канаді. Наприклад, давніми метеоритними кратерами є озера Східний та Західний Кліруотер з діаметром відповідно близько 20 км і 32 км, а також озеро Манікуаган діаметром 65 км. Давнім метеоритним кратером є, мабуть, Пучеж-Катунська западина біля Нижнього Новгорода.

image53

Рис. 13.6. Арізонський метеоритний кратер

Один з найбільш відомих метеоритів, знайдених на території України — метеорит «Кримка». Цей кам'яний метеорит впав на поверхню Землі 21 січня 1946 р. у Первомайському районі Миколаївської області поблизу села Кримка. Загальна вага уламків, знайдених на площі 54 кв. км., складає близько 40 кг. Слід зауважити, що речовина метеорита «Кримка» має унікальну за своїми властивостями структуру.

Хоча за відносною кількістю падінь на Землю домінують кам'яні метеорити, знайти їх досить важко. Здебільшого світові колекції метеоритів укомплектовані залізними «пришельцями» з космосу.






Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Всі матеріали на сайті доступні за ліцензією Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0 Unported CC BY-SA 3.0 та GNU Free Documentation License (GFDL)

Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посиланням на сайт, будьте вдячними ми приклали багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2007-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.