Упал с неба? Прошу в лабораторию...
В большинстве случаев космические тела, порождающие метеориты, полностью затормаживаются в атмосфере, достигая высот 20—10 км. При этом тонкий расплавленный слой затвердевает, образуя темную рельефную оболочку — кору плавления. Если осмотреть под микроскопом эту кору, то можно обнаружить ее сложную структуру, явившуюся результатом взаимодействия космических тел с атмосферой. Как правило, видны застывшие подтеки, струйки, разбрызганные капли. Благодаря невысокой скорости приземления метеоритов эти следы атмосферной обработки хорошо сохраняются.
Надо только помнить, что это следы, оставшиеся от обработки в непосредственной близости от области полного торможения, где условия взаимодействия тела с воздухом отличны от условий на больших высотах. На малых высотах, где плотность атмосферы велика, перед телом образуется подушка сжатого воздуха, которая нагревается до нескольких тысяч и десятков тысяч кельвинов. Поэтому полагать, что структура коры плавления в течение всего атмосферного полета имеет такой же вид, как и перед областью полного торможения, неправильно. Тем более нельзя, основываясь на структуре коры плавления метеоритов, делать вывод, что плавление и сдувание расплавленных капель является единственным механизмом разрушения и более мелких метеорных тел.
По химическому составу метеориты подразделяются на три типа: железные, каменные и железо-каменные. Железо является основной составляющей метеоритов первого типа. Если отполировать поверхность такого метеорита, а затем протравить ее раствором какой-либо кислоты, то четко проявится их удивительная кристаллическая структура в виде сложного «абстрактного» рисунка — набора пересекающихся полос. Возможно, железные метеориты представляют собой осколки внутренней центральной части небесных тел (крупных астероидов), распавшихся под воздействием каких-то причин.
Каменные метеориты подразделяются на две основные группы: хондриты и ахондриты, в зависимости от того, присутствуют или нет в их составе округлые стекловидные вкрапления, называемые хондрами. Помимо метеоритов, хондры нигде больше не встречаются. Хондриты являются наиболее обычным типом каменных метеоритов и отличаются очень однородным химическим составом. Ахондриты встречаются несравненно реже. Их некоторые свойства напоминают свойства хондр в хондритах.
Значительно более редкими являются железо-каменные метеориты — мезосидериты. Они напоминают металлическую пористую губку, заполненную прозрачным минералом желто-зеленого цвета — оливином. В их состав входит до 45% никелистого железа.
Подробное исследование химического состава метеоритов представляет интерес по многим причинам. В частности, из него можно получить определенные сведения об относительном содержании химических элементов в Солнечной системе, а также восстановить картину происхождения метеоритов. В результате лабораторных исследований в них была найдена почти вся таблица Менделеева. Наиболее распространенными элементами в метеоритах являются железо, кальций, алюминий, кислород, кремний, магний, никель, сера. В метеоритах обнаружены и ценные металлы. Однако попытка разбогатеть на метеоритных разработках — совершенно безнадежное занятие: чтобы извлечь 1 г золота, необходимо перемолоть целую тонну метеоритного вещества!
Конечно, не следует думать, что все метеориты содержат различные элементы в одинаковых количествах или одинаковых пропорциях. Так, содержание никеля, которого в метеоритах всегда больше, чем в земных породах, может сильно варьироваться. В некоторых экземплярах содержание никеля доходит до 30—40%, а в других опускается до 5%.
Сейчас, когда накоплена целая «библиотека» сведений о составе различных метеоритов, есть достаточные основания для решения задачи о закономерностях соотношения различных элементов в метеоритных образцах. Так, уже сейчас установлено, что повышение содержания никеля в метеорите обязательно сопровождается понижением содержания или вовсе отсутствием некоторых других элементов. Безусловно, эта тесная связь содержания одних элементов с другими может явиться ключом к решению многих задач, связанных с образованием метеоритного вещества.
Несомненный интерес представляет исследование изотопного состава химических элементов, составляющих метеориты. Он оказался в большинстве случаев тождественным изотопному составу тех же самых элементов земного и лунного происхождения.
Незаменимую помощь в исследовании вопросов о происхождении химических элементов оказывают естественные радиоактивные элементы. Наличие радиоактивных химических элементов в метеоритах дает очень важную информацию об их возрасте, который определяется путем использования законов распада естественных радиоактивных изотопов. Например, некоторые изотопы тория и урана, имеющие длительные периоды полураспада (от 700 млн до 14 млрд лет), распадаются, образуя разные изотопы свинца. В любой момент времени почти все распадающееся вещество будет состоять из изотопов тория, урана и свинца. Постепенно количество свинца будет увеличиваться.
Для того чтобы определить, сколько времени прошло с момента окончательного формирования метеоритного вещества, нужно найти относительные концентрации урана, тория и изотопов свинца. После того как вещество отвердеет (если оно плавилось), становится невозможным дальнейшее химическое разделение элементов, составляющих метеорит (т. е. радиоактивные элементы уран и торий и продукт их распада, свинец, оказываются связанными). Изучение современного изотопного состава свинца и относительных содержаний урана и тория во многих каменных метеоритах дает возраст метеоритного вещества, равный приблизительно 4,6 млрд лет.
Бороздя просторы межпланетного пространства до падения на Землю, метеориты постоянно подвергаются воздействию космических лучей. Обладая огромными кинетическими энергиями, космические лучи, воздействуя на эти тела, образуют в них стабильные и нестабильные космогенные изотопы. По содержанию этих изотопов определяется время самостоятельного существования метеоритного вещества (отсчитываемое, скажем, от момента его откалывания от астероида). Оно колеблется от десятков тысяч до сотен миллионов лет.
Космогенные изотопы также играют исключительную роль при определении промежутков времени с момента падения, т. е. земных возрастов метеоритов. Именно благодаря измерениям космогенных изотопов было показано, что эти возрасты могут достигать десятков и сотен тысяч лет. Содержание космогенных изотопов также позволяет определить размеры и массы метеоритов до падения их на Землю. Здесь используется тот факт, что концентрация изотопов заметным образом уменьшается с глубиной.
Чаще всего при воздействии космических лучей в метеоритах образуется один из изотопов гелия. Образцы, взятые из различных частей метеорита, вносятся в атомный реактор, где при облучении потоком медленных нейтронов изотоп гелия превращается в изотоп водорода — тритий. Поскольку тритий радиоактивен, его содержание без труда определяется с помощью счетчиков. По изменению содержания трития (а следовательно, и изотопов гелия) с глубиной в метеорите оценивается средняя интенсивность космических лучей, бомбардировавших образец. Затем строятся контуры одинакового содержания изотопа гелия, по которым определяется первоначальная форма метеорита. Например, если метеорит имел форму шара, то контуры будут иметь вид концентрических окружностей. По содержанию изотопа гелия оценивается «доатмосферные» размеры тела, его объем и масса.
Если по химическому составу метеориты практически не отличаются от земных пород, то этого нельзя сказать о минеральном составе. В метеоритах обнаружены редко встречающиеся или вообще неизвестные на Земле минералы, часть из которых названа по именам ученых — исследователей метеоритов (например, криновит — от фамилии известного советского исследователя Е. Л. Кринова). В некоторых редких типах метеоритов попадаются крошечные зерна алмаза, возникшие, по-видимому, в результате какого-то ударного воздействия.
|
|
Читайте в рубрике «Mетеоры и метеориты»: |