Метеорит

Чем отличается метеор от метеорита?

Дата: 15.01.2020

Сегодня мы начинаем новую рубрику – Метеориты, в которой будем рассказывать о метеоритах и тех явлениях, которые сопровождают их падения на Землю и на другие космические объекты: образование ударных кратеров (астроблем), импактитах, тектитах. Коснёмся истории открытия знаменитых метеоритов, их классификации, внешних признаках, химическом составе. Поговорим о сравнительно молодой науке – метеоритике, и многом другом.

Метеоритика – наука, стоящая на стыке астрономии и геологии, изучающая движение метеорных тел в атмосфере Земли, химический состав и другие свойства метеоритов. Возникает законный вопрос: чем отличается метеор от метеорита? До тех пор, пока космический пришелец не достиг Земли, его называют метеором (от др. — греч. «метеорос» — парящий в воздухе). Поэтому метеором называется не объект, а явление — светящаяся полоса (трек), которую космический объект оставляет в ночном небе, сгорая в атмосфере. Часто метеоры группируются в метеорные потоки, которые появляются в определённое время года в определённом месте на небе. Метеорит – это твёрдое тело космического происхождения, которое упало на поверхность Земли или другого более крупного космического объекта. Масса большинства найденных метеоритов – от нескольких граммов до нескольких тонн.

Начало становления метеоритики как науки относится ко второй половине 18 века. Очень плохую услугу в этом деле оказала Французская академия наук. В 1772 году авторитетный учёный-химик, член французской Академии Антуан Лоран Лавуазье, выступил с докладом против теории падения метеоритов. И в последующие несколько десятилетий Академия ставила на все сообщения об их обнаружении шаблонную резолюцию: «Камни не могут падать с неба, поскольку на небе камней нет». В России, находившийся на русской службе немецкий учёный, академик Пётр Симон Паллас в 1777 году впервые описал найденный в 1749 году на территории Красноярского края железокаменный метеорит массой 700 кг, предварительно диагностировав его как самородное железо. Он первым оценил исключительное значение находки, поняв природное происхождение железной глыбы. Находку отправили в Санкт-Петербург для дальнейших исследований. И в 1794 году, работавший в Петербургской АН немецкий физик Эрнст Хладни, детально изучив камень, впервые научно обосновал идею о его внеземном происхождении в книге: «О происхождении найденной и других подобных ей железных масс и о некоторых связанных с этим явлениях природы». Эта работа и легла в основу созданной впоследствии науки – метеоритики. Хладни предложил называть этот камень с неба «Палласово железо», в честь академика Палласа, который первым его исследовал. Сейчас фрагменты метеорита № 1 РАН находятся в Минералогическом музее им. А.Е. Ферсмана в Москве.

Фрагменты метеорита «Палласово железо». Минералогический музей им. А.Е. Ферсмана, Москва.

Метеорит «Палласово железо» состоит из железо-никелевой основы с вкраплениями кристаллов оливина. По современной классификации он относится к группе железо-каменных метеоритов, класс — палласиты.

Железо-каменный метеорит (палласит) Fukang. Кристаллы оливина (жёлтое) в никелисто-железной матрице (розовое). Метеоритная коллекция Московского Планетария, №39.

Во Франции только обильный метеоритный дождь, выпавший 26 апреля 1803 года в окрестностях города Л’Эгль (160 км от Парижа) повернул научную общественность в сторону признания возможности падения «камней с неба». Так рождалась новая научная дисциплина — метеоритика!

Каменный метеорит L’AIGLE (фр.- орёл), масса 325г. Падение 26 апреля 1803 года. Коллекция Лаборатории метеоритики ГЕОХИ РАН.

Как падают?

Зная, что такое метеориты, стоит подробно рассмотреть принцип их падения на земную поверхность. Они имеют разные габариты — от 1–2 сантиметров до нескольких метров. Большие объекты редко добираются до Земли в прежнем виде, разваливаясь по пути на множество фрагментов. Расчеты астрономов подтверждают, что падение фрагментов космоса является обычным явлением, а общая масса объектов, упавших на планету, достигает пяти тысяч килограмм в сутки.

столкновение с Землёй

Скорость метеорита, врывающегося в земную атмосферу, составляет от 10 до 75 километров в секунду. Его размер при падении на Землю много меньше первичного значения, ведь высокая скорость вхождения в атмосферу приводит к воспламенению объекта. Космический «пришелец» попросту сгорает в воздухе, а до поверхности долетают только его обломки.

Стремительно входя в атмосферу, космическое тело порождает ударную волну, нагревающую окружающее пространство до 10*104 градусов Цельсия. Атомы атмосферных газов теряют свои электроны, превращаясь в сплошной поток ионизированного вещества – плазмы. Она и отвечает за световое сопровождение «падающей звезды». Метеорит начинает рассыпаться в воздухе, часть его вещества попросту испаряется. Его ударная волна принимает форму конуса, вершиной которого становится сам небесный объект. Сопровождаемый огромным количеством тепловой и кинетической энергии, он со сверхзвуковой скоростью входит в землю.

Во время столкновения происходит испарение земных пород в результате сильного взрыва. Так формируются кратеры. Стоит учесть, что небесные тела не всегда прилетают в одиночку. Если их несколько, применяется другое определение — метеоритный дождь. В этом случае количество небесных тел составляет от двух и более. На практике метеоритные дожди встречаются реже.

Скорость падения метеорита не всегда высокая. Если масса объекта небольшая, и он затормаживается атмосферой планеты, возгорания в момент столкновения не происходит. При этом размер кратера будет аналогичен объему упавшего тела. Благодаря сохранению многих объектов после падения, ученые смогли изучить особенности метеорита, что это такое, и какой имеет состав.

Последствия

последствия падения

Но и менее крупные метеориты способны нанести урон. Так, космический гость, упавший под Челябинском, своей ударной волной выбил стекла почти в десятке тысяч зданий города. Это привело к многочисленным ранениям осколками местных жителей.

Известны также случаи падения метеоритов на людей. В 1954 году четырёхкилограммовый обломок взорвавшегося в атмосфере астероида упал на дом жительницы штата Алабама. Женщина получила сильные ушибы. А в 2020 году впервые был зафиксирован случай гибели человека от прямого попадания небесного объекта. В индийском округе Веллуру в результате падения метеоритного осколка погиб один человек и еще трое были ранены.

Классификация

Основная статья: Классификация метеоритов

Классификация по составу

Метеориты по составу делятся на три группы:

Каменные	Железные	Железо-каменные
хондриты	метеоритное железо	палласиты
ахондриты		мезосидериты

Наиболее часто встречаются каменные метеориты (92,8 % падений). Они состоят в основном из силикатов: оливинов (Fe, Mg)₂[SiO₄] (от фаялита Fe₂[SiO₄] до форстерита Mg₂[SiO₄]) и пироксенов (Fe, Mg)₂Si₂O₆ (от ферросилита Fe₂Si₂O₆ до энстатита Mg₂Si₂O₆).

Подавляющее большинство каменных метеоритов (92,3 % каменных, 85,7 % общего числа падений) — хондриты. Хондритами они называются, поскольку содержат хондры — сферические или эллиптические образования преимущественно силикатного состава. Большинство хондр имеет размер не более 1 мм в диаметре, но некоторые могут достигать и нескольких миллиметров. Хондры находятся в обломочной или мелкокристаллической матрице, причём нередко матрица отличается от хондр не столько по составу, сколько по кристаллическому строению. Состав хондритов практически полностью повторяет химический состав Солнца, за исключением лёгких газов, таких как водород и гелий. Поэтому считается, что хондриты образовались непосредственно из протопланетного облака, окружающего Солнце, путём конденсации вещества и аккреции пыли с промежуточным нагреванием.

Ахондриты составляют 7,3 % каменных метеоритов. Это обломки протопланетных (и планетных?) тел, прошедшие плавление и дифференциацию по составу (на металлы и силикаты).

Железные метеориты состоят из железо-никелевого сплава. Они составляют 5,7 % падений.

Железо-силикатные метеориты имеют промежуточный состав между каменными и железными метеоритами. Они сравнительно редки (1,5 % падений).

Ахондриты, железные и железо-силикатные метеориты относят к дифференцированным метеоритам. Они предположительно состоят из вещества, прошедшего дифференцировку в составе астероидов или других планетных тел. Раньше считалось, что все дифференцированные метеориты образовались в результате разрыва одного или нескольких крупных тел, например планеты Фаэтона. Однако анализ состава разных метеоритов показал, что с большей вероятностью они образовались из обломков многих крупных астероидов.

Ранее выделяли ещё тектиты, куски кремнистого стекла ударного происхождения. Но позже оказалось, что тектиты образуются при ударе метеорита о горную породу, богатую кремнеземом.

Кристаллы в метеоритах, образовавшиеся тогда, когда протопланетный диск только начал остывать, содержат гелий и неон.

Классификация по методу обнаружения

падения (когда метеорит находят после наблюдения его падения в атмосфере);
находки (когда метеоритное происхождение материала определяется только путём анализа);

История исследования

В конце XVIII века Парижская академия наук отказала метеоритам в космическом происхождении (и падении с неба). Этот эпизод истории на протяжении двух веков представляется как образец косности и недальновидности официальной науки, хотя, в сущности, таковым не является. Представители академии исследовали образец хондрита, упавшего во время грозы и потому считавшегося местным населением «грозовым камнем» (мифическим камнем, материализующимся из молнии в воздухе). Учёные провели минералогический и химический анализы метеорита, однако этого недостаточно для того, чтобы подтвердить его космическую природу, а соответствующие астрономические открытия были совершены несколько десятилетий спустя. Поэтому академики были вынуждены либо признать реальность «грозового камня» из крестьянских поверий, либо проигнорировать тот факт, что метеорит упал с неба, и признать его земным минералом. Они выбрали второй, логичный вариант.

Первый рисунок метеорита, 1788

«Палласово железо» было найдено в 1773 году и описано как «самородное железо». Э. Хладни впервые научно обосновал идею о внеземном происхождении Палласового железа в книге 1794 года: «О происхождении найденной и других подобных ей железных масс и о некоторых связанных с этим явлениях природы». Эта работа легла в основу развившейся впоследствии науки — метеоритики, а железо-каменные метеориты такого класса стали называть палласитами.

Н. Г. Норденшёльд первым провёл химический анализ метеорита в 1821 году и установил единство земных и внеземных элементов.

В 1875 году метеорит упал в районе озера Чад (Центральная Африка) и достигал, по рассказам аборигенов, 10 метров в диаметре. После того как информация о нём достигла Королевского астрономического общества Великобритании, к нему была послана экспедиция (спустя 15 лет). По прибытии на место оказалось, что его уничтожили слоны, облюбовав его для того, чтобы точить бивни. Воронку уничтожили редкие, но обильные дожди[источник не указан 100 дней].

Изучением метеоритов занимались российские академики В. И. Вернадский, А. Е. Ферсман, известные энтузиасты исследования метеоритов П. Л. Драверт, Л. А. Кулик, Е. Л. Кринов и многие другие.

В АН СССР был создан специальный Комитет по метеоритам, который руководит сбором, изучением и хранением метеоритов — метеоритная коллекция.

В 2016 году сотрудники Института ядерной физики СО РАН создали рентгеновскую установку, с помощью которого можно исследовать внутреннюю структуру метеорита.

Цена метеорита

Как и в случае с другими предметами коллекционирования, его цена может определяться разными факторами. Среди них: тип, редкость находки, история, связанная с его падением, эстетическая привлекательность, вес и многие другие.

Стоимость большинства каменных метеоритов невысокая. Неклассифицированные каменные хондриты будут иметь цену около половины доллара за грамм. На некоторые метеориты, имеющие более привлекательный внешний вид, она может быть в 2 или 3 раза больше.
Железные метеориты несколько дороже. К примеру, метеорит Сихотэ-Алинь, который упал в 1947 году на территории Советского союза и был найден в виде цельных фрагментов, стоит приблизительно 2-3 доллара за грамм. Он очень ценится среди коллекционеров, так как обладает скульптурными качествами.
Палласиты — одни из подвидов железокаменных метеоритов — стоят намного дороже. Во-первых, потому что являются более редкими, а во-вторых, из-за содержания в них драгоценных металлов. Они намного красивее, а в обработанном виде обладают превосходными качествами — прочностью и устойчивостью к разрушению. Оцениваются экземпляры такой внеземной породы по 20-40 $ за грамм.
Особо редкие метеориты — это те, которые имеют лунное или марсианское происхождение. Они стоят еще дороже. Цена таких метеоритов превышает цену самого ходового драгоценного метала — золота — в 40 раз, и доходит до 1000 $ за грамм.

Одним из критериев оценки метеорита является необычность его происхождения. Например, дорого может быть оценен метеорит, который при падении разрушил чью-то квартиру или автомобиль. Повлияет на оценку метеорита и то, был ли он замечен, а еще лучше — заснят на фото или видеокамеру во время падения. Интересно, что некоторые коллекционеры ищут именно такой метеорит, который упал в какую-либо знаменательную для них дату. Дороже будет оценен камень, который будет описан в научной литературе.

Иногда крупнейшие музеи мира занимаются скупкой метеоритов у охотников или дилеров по продажам. Такие покупки впоследствии имеют этикетку или номер музея, что также может существенно сказаться на их стоимости. Особо ценятся метеориты из Американского музея естественной истории города Нью-Йорка или Музея естественной истории Лондона.

Одними из самых известных коллекционеров метеоритов были Харви Нинингер и Гленн Гус. Они имели большую коллекцию. Если такая известная коллекция содержала какой-либо образец метеорита и ссылалась на него, то остальные образцы этого метеорита сразу же становились намного дороже.

Как-то в 1992 году на багажное отделение автомобиля в Кунтукки упал метеорит. Вес этого метеорита составлял чуть больше двенадцати килограмм, но сам он относился к ничем не примечательным хондритам. Метеорит получил название Пикскилл. Однако его происхождение делает его уникальным и желанным для коллекционеров всего мира. Если обычный каменный метеорит можно приобрести всего за 0,5-1 доллар за грамм, то образец Пикскилла можно приобрести в 100-200 раз дороже, да и найти кого-то кто вам его продаст, будет нелегко.

Еще одним важным моментом, который может значительно повысить ценность найденного метеорита, является необычность его формы. В основном особо красивыми формами обладают именно железные метеориты. Некоторых коллекционеров они настолько привлекают, что те готовы отдать за них немаленькие суммы. Такую форму приобретает метеорит во время огненной обработки — прохождения самых плотных слоев атмосферы. Такой раскаленный железный метеорит по мере того, как летит, может приобрести довольно необычные скульптурные, эстетические формы.

Настоящий метеорит или нет?

Некоторые продавцы метеоритов выставляют на продажу обыкновенные камни, причем иногда даже сами об этом не подозревают. Подлинность метеорита можно проверить только в лабораторных условиях, но эта процедура стоит многих денег. Иногда продавцы настолько уверены в подлинности, что просят покупателей самим оплатить проверку — мол, если метеорит окажется обычным камнем, они вернут им деньги. Иногда это срабатывает, метеориты действительно оказываются настоящими и получают подтверждающий сертификат.

Внутри метеоритов иногда обнаруживаются неизвестные науке минералы

Бесплатно проверить подлинность метеорита, можно отправив его бандеролью в Институт геохимии и аналитической химии РАН. В письме необходимо написать, где именно был найден объект, был ли замечен момент падения и какими свойствами он обладает. Исследователи осведомят о результате и, в случае подтверждения подлинности метеорита, предложат оформить на него сертификат. Взамен они просят не менее 20% от общего объема найденного образца. Вроде бы, все это вполне справедливо.

Определение метеорита

Метеориты делятся на три каменные, железные и смешанные. Так как железо содержится в большинстве метеоритов, то первое, что необходимо сделать, — это проверить, обладает ли найденный камень магнитными свойствами. Кроме того, метеориты обычно тяжелее камня и имеют более высокую концентрацию никеля по сравнению с любыми породами земного происхождения.

Самым большим найденным метеоритом считается Гоба, по некоторым данным его вес составлял около 60 тонн.

Труднее всего ответить на вопрос, как распознать метеорит в домашних условиях, если вам попался образец смешанной структуры. Обычно соотношение железа и силикатных материалов составляет 1 к 1. И существуют они двух типов: палласиты и мезосидериты. Последние являются редкими.

Самыми распространенными являются каменные метеориты, составляют они до 95% всех находок. Железные метеориты попадаются в 5 % случаев.

Так выглядит часть метеорита

Если рассмотреть метеорит под увеличительным стеклом, то можно будет обнаружить пятна железа внутри него, но кроме того, еще присутствуют минеральные включения, которые имеют сферическую форму и называются хондры.

Материал, окружающий такие пятна железа и хондры, называется матрицей. Хондры образуются в вакуумной среде и при нулевой гравитации, поэтому имеют такую форму.

На поверхности метеорита можно заметить то, что называется корой плавления метеорита. Она представляет собой тонкий шпон материала черного цвета и образуется во время вхождения метеороида в атмосферу земли. Внешне очень напоминает уголь, а если метеорит относится к каменному типу, то имеет внешнюю часть, которая выглядит, как бетон.

Еще один важный показатель, который помогает в домашних условиях отнести находку именно к метеориту — это регмаглипты. Это структуры, образующиеся во время прохождения атмосферы метеоритом. Они могут иметь вид выемок, ковшей, хребтов или впадин на поверхности. Такие структуры образуются там, где поверхность была менее плотная и расплавилась под действием высоких температур. Такие выемки имеют еще одно называние — отпечатки пальцев. Им дали такое название, потому что обычно палец хорошо вписывается в такие структуры.

Если метеорит распилить, то внутри можно будет заметить видманштетовые структуры. Это разновидность металлографической структуры сплавов, которая обладает правильным расположением элементов в виде пластин, полигонов или игл. Они составляют сплав кристаллических структур. Возникают такие узоры, когда под воздействием низких температур космоса разные элементы кристаллических структур не имеют возможности смешиваться.

Другими факторами, которые помогут отличить метеорит в домашних условиях, являются:

Толщина корки плавления не должна превышать 1 мм. Если она имеет большую толщину, то это земной камень.
На метеоритах, которые упали не так давно, не должно быть полостей. Однако если образец хранился в земле на протяжении длительного времени, он может их иметь вследствие коррозии металлических включений.
Пока что не встречались слоеные метеориты, любая находка, имеющая такую структуру — земного происхождения.
Образец, имеющий вкрапления синего или красного цвета, к метеоритам не относится.
Если камень похож по структуре на металл и при этом вообще не магнитится, то это не метеорит. Конечно, существуют немагнитные металлы, но с неба они пока еще не падали.
Метеориты имеют характерную форму. Описать ее трудно, но имея в этом определенный опыт, метеорит будет очень сложно спутать с земным камнем.

Это характеристики, которые говорят о том, что у вас в руках метеорит. Если же вы все еще сомневаетесь в происхождении своей находки, то следует обратиться к профессионалам. Существуют целые сообщества, которые занимаются поиском и исследованием метеоритов. Люди, интересующиеся этим, называются охотники за метеоритами.

Любые метеориты после поиска должны быть обследованы и зарегистрированы. Это делается с целью помочь ученым в их изучении. После регистрации их в научном сообществе, на метеорит будут выданы документы, подтверждающие подлинность находки. Так что при покупке можно такие документы потребовать.

Метеорит Сихотэ-Алинь

Космические гости

Мелкие метеорные тела полностью сгорают в атмосфере Земли. Более крупные объекты, которые встречаются гораздо реже, также раскаляются при трении о воздух и оплавляются, но одновременно атмосфера тормозит их движение.

Если скорость такого тела будет полностью погашена, то его несгоревший остаток выпадает на поверхность Земли. Это и есть метеорит.

До конца 18 в. даже самые крупные ученые с большим сомнением относились к самому факту существования метеоритов — ведь небесные тела, обломки которых могли бы выпадать на Землю, просто не были известны.

Первые астероиды были открыты лишь в самом начале 19 в. Но после убедительного доклада французского астронома Жана Батиста Био о выпадении в 1803 г. вблизи городка Эгль настоящего каменного дождя сомнения начали рассеиваться.

Тогда же чешский ученый Эрнст Хладни опубликовал статью, в которой попытался связать воедино два различных явления: появление огненных шаров-болидов на небе и находки крупных глыб железа, не связанных ни с местной геологией, ни с промышленной деятельностью людей.

Эта статья положила начало новой науки — метеоритики.

Следы внеземной органики в метеоритах

Поиск спор бактерий в каменных метеоритах начал Ч. Липман

Углистый комплекс

Углеродосодержащие (углистые) метеориты имеют одну важную особенность — наличие тонкой стекловидной коры, образовавшейся, по-видимому, под воздействием высоких температур. Эта кора является хорошим теплоизолятором, благодаря чему внутри углистых метеоритов сохраняются минералы, не выносящие сильного нагрева — например, гипс.
Таким образом стало возможным при исследовании химической природы подобных метеоритов обнаружить в их составе вещества, которые в современных земных условиях являются органическими соединениями, имеющими биогенную природу :

Насыщенные углеводороды
- Изопреноиды
- н-Алканы
- Циклоалканы
Ароматические углеводороды
- Нафталин
- Алкибензолы
- Аценафтены
- Пирены
Карбоновые кислоты
- Жирные кислоты
- Бензолкарбоновые кислоты
- Оксибензойные кислоты
Азотистые соединения
- Пиримидины
- Пурины
- Гуанилмочевина
- Триазины
- Порфирины

Наличие подобных веществ не позволяет однозначно заявить о существовании жизни вне Земли, так как теоретически при соблюдении некоторых условий они могли быть синтезированы и абиогенно.

С другой стороны, если обнаруженные в метеоритах вещества и не являются продуктами жизни, то они могут быть продуктами преджизни — подобной той, какая существовала некогда на Земле.

«Организованные элементы»

При исследовании каменных метеоритов обнаруживаются так называемые «организованные элементы» — микроскопические (5-50 мкм) «одноклеточные» образования, часто имеющие явно выраженные двойные стенки, поры, шипы и т. д.

На сегодняшний день не является неоспоримым фактом, что эти окаменелости принадлежат останкам каких-либо форм внеземной жизни. Но, с другой стороны, эти образования имеют такую высокую степень организации, которую принято связывать с жизнью.

Кроме того, такие формы не обнаружены на Земле.

Особенностью «организованных элементов» является также их многочисленность: на 1г. вещества углистого метеорита приходится примерно 1800 «организованных элементов».