Вопрос №14. Классификация метеоритов. Условия образования. Состав. Значение углистых хондритов

Все метеориты представляют собой агрегаты каменных и металлических частиц, в зависимости от количественного соотношения которых, традиционно подразделяющиеся на три главных группы:

а) каменные (~93 % от общего числа метеоритов), в том числе:

- хондриты (~86%) - никогда не испытывали переплавления, содержание железо-никелевых частиц - около 10-15%;

- ахондриты (~7%) - испытывали полное переплавление и в этом отношении близки к земным магматическим породам, содержание железо-никелевых частиц - первые проценты;

б) железокаменные (~2%) - содержание железо-никелевых частиц около половины;

в) железные (~5%) - железо-никелевые частицы резко доминируют.

Метеориты группы хондритов имеют очень однообразный элементный состав, который очень близок элементному составу условной «каменно-металлической» составляющей солнечного вещества. Это указывает на глубокое химическое родство хондритовых метеоритов и солнечного вещества. По терминологии, принятой для земных пород, хондриты следует отнести к ультраосновным породам.

Ахондритовые, железо-каменные и железные метеориты, наоборот резко отличаются по своему элементному составу как от «каменно-металлической» солнечной составляющей, так и между собой. Однако обобщенный средний элементный состав этих групп метеоритов (с учетом их относительной распространенности) практически идентичен среднему составу хондритовых метеоритов. Это указывает, что ахондритовые, железо-каменные и железные метеориты образовались в результате разделения (дифференциации) хондритового вещества. Эти три группы метеоритов обобщенно называют дифференцированными, а хондритовые метеориты - недифференцированными.

Дифференциация исходного хондритового вещества, по-видимому, происходила в недрах небольших космических тел (астероидов), когда вследствие разогрева их недр хондритовый материал расплавлялся, при этом металлический расплав «тонул» к центру масс вмещающего их тела, а несмешивающийся с ним каменный (ахондритовый) расплав «всплывал» к периферии расплавленной зоны. После остывания астероидов металлический и каменный (ахондритовый) расплавы кристаллизовались, а последующие столкновения между астероидами приводили к образованию большого количества обломков самого разного состава (хондритового, ахондритового, железо-каменного и железного).

Представление о том, что метеориты непрерывно образуются в пределах Солнечной системы в результате столкновений между астероидами, хорошо согласуется с рядом известных фактов:

- спектры отражения метеоритного вещества, исследованные в земных лабораториях, очень близки спектрам отражения астероидов, полученным с помощью телескопических наблюдений;

- расчеты параметров орбит метеоритов, вхождение которых в верхние слои земной атмосферы зафиксировано замедленной киносъемкой, показывают, что их афелии (наиболее удаленные от Солнца точки орбит) расположены в районе пояса астероидов.

Среди хондритов выделяют три группы: обыкновенные (подавляющее большинство), углистые и энстатитовые. Своё название хондриты получили из-за наличия в них так называемых хондр – очень специфических образований, представляющих собой маленькие шарики размером порядка 1 мм, как правило, стеклянные. Следует особо отметить группу углистых хондритов (8 % от общего числа метеоритов), которые содержат в своем составе воду (в связанной форме), некоторые другие легколетучие вещества, а также органические соединения. Эти особенности состава углистых хондритов свидетельствуют, что они никогда в своей истории не подвергались прогреву свыше 400° С. Состав углистых хондритов в наибольшей мере близок к составу условной «каменно-металлической» составляющей солнечного вещества. Эти особенности позволяют рассматривать углистые хондриты в качестве образцов наименее измененного вещества первичной газо-пылевой туманности, из которой образовалась Солнечная система. Следует подчеркнуть, что органическое вещество углистых хондритов имеет небиологическое происхождение, и все попытки найти в углистых хондритах следы жизни оказались безрезультатными. Название «углистые» не совсем удачно, но термин прижился, хотя по смыслу правильнее было бы называть их «углеродистые».

Ахондриты делятся на несколько групп, представляющих собой аналоги земных магматических пород основного и ультраосновного состава. От земных магматических пород отличаются, в частности, присутствием частиц металлического железа.

Железо-каменные метеориты делятся на две группы: палласиты и мезосидериты. Палласиты сложены равномерно распределёнными небольшими зёрнами оливина и металлического железа. Мезосидериты представляют собой механическую смесь фрагментов железных и различных каменных метеоритов.

Железные метеориты делятся на три группы, различающиеся по своей структуре (так называемые октаэдриты, гексаэдриты и атакситы).

Вопрос №15. Количество и размеры метеоритных частиц, выпадающих на Землю. Метеоритные кратеры на Земле и других планетах. Падение метеоритов и глобальные вымирания.

Количество и размеры метеоритных частиц, выпадающих на Землю. Общий поток внеземного вещества, поступающего на Землю, оценивается в диапазоне от 100 до 1000 тонн в сутки. Даже если принять максимальную из этих оценок (1000 тонн в сутки), то и в этом случае за один миллиард лет на поверхности Земли накапливается слой мощностью лишь около двадцати сантиметров. Поток падающего на нашу планету внеземного вещества, по-видимому, убывает с течением геологического времени, но в любом случае практически на всём протяжении геологической истории (кроме самых ранних этапов) он был ничтожен и фактически никак не сказывался на геологических процессах, идущих на нашей планете.

Размеры падающих на Землю тел, в принципе, могут любыми – от астероидов, размер которых измеряется километрами, до мельчайших пылинок. Метеорные тела вторгаются в земную атмосферу со скоростями, превышающими вторую космическую скорость (11,2 км/с). Они испытывают очень сильное торможение и соответствующий разогрев при прохождении через атмосферу, и большинство из них полностью «сгорают», не долетев до земной поверхности. Впрочем, образующиеся при этом мельчайшие переплавленные частички потом всё равно оседают на земную поверхность. По самым оптимистическим оценкам до земной поверхности долетает в виде метеоритов лишь около одного процента от того вещества, которое в настоящее время падает на нашу планету из космоса.

Долетит метеорит до земной поверхности или нет, зависит, прежде всего, от его первоначальной массы и от скорости, с которой он вошёл в земную атмосферу, а также от его состава и механической прочности (железные метеориты более прочные, чем каменные). Считается, что в земной атмосфере полностью «сгорают» даже самые медленные метеориты, масса которых при входе в земную атмосферу составляла не более 30 кг. Считается также, что в земной атмосфере полностью «сгорают» даже многотонные метеориты, скорость которых при входе в земную атмосферу превосходила 22 км/с.

Метеоритные кратеры на Земле и других планетах. Очень крупные тела, масса которых измеряется многими тысячами тонн и более, достигают земной поверхности, даже если их скорость была значительно выше 22 км/с. При этом, столкновение с земной поверхностью происходит с высокой скоростью, измеряемой многими км/с. В результате удара происходит сильный взрыв и образуется ударный кратер. Размеры кратеров зависят от скорости и массы падающего тела, точнее, от его кинетической энергии в момент удара.

В настоящее время на Земле обнаружено около 180 ударных кратеров, из них 19 – на территории Российской Федерации. Самый большой кратер в нашей стране – кратер Попигай диаметром около 100 км находится на границе Красноярского края и Якутии. Самый близкий к Санкт-Петербургу – кратер Янисъярви диаметром около 14 км находится в Северном Приладожье (Карелия).

Кратеры на Земле в геологическом смысле недолговечны, так как они уничтожаются различными геологическими процессами. Они могут быть полностью стёрты в результате эрозии, перекрыты более поздними осадочными породами, или разрушены в ходе горообразования. Так как Земля очень активна в геологическом отношении, то кратеров на ней мало.

Большинство других тел Солнечной системы, имеющих твёрдую поверхность, напротив, испещрены кратерами (Луна, Марс, Меркурий, многие спутники планет-гигантов). Интенсивная бомбардировка поверхности этих тел произошла на самой раннем этапе истории Солнечной системы. Если же поверхность какого-либо космического тела в дальнейшем была полностью или частично «обновлена», то кратеров на таких поверхностях немного. В качестве примеров можно привести залитые базальтами лунные «моря», заливавшиеся водными потоками крупные площади на Ганимеде (спутник Юпитера). Мало кратеров на Венере, их практически нет на Ио и Европе (спутники Юпитера), что свидетельствует о продолжающихся на поверхности этих тел активных процессах.

Падение метеоритов и глобальные вымирания. Глобальные катастрофы, вызванные ударами комет или астероидов, неоднократно происходили в геологическом прошлом. Одна из самых крупных катастроф произошла 65 миллионов лет назад (на границе мела и палеогена), в результате которой мгновенно исчезли многие группы животных, в том числе и динозавры. Причиной массовой гибели животных стал не сам взрыв, а его экологические последствия. Считается, что в результате взрыва в атмосферу было выброшено огромное количество пыли, которая оседала в течение многих месяцев или даже нескольких лет. Атмосфера на какое-то время стала менее прозрачной для солнечных лучей, что привело к короткому, но очень резкому похолоданию и массовой гибели растений, а значит и животных вследствие нарушения всех пищевых цепочек.

Одним из доказательств того, что первопричиной массового вымирания животных 65 миллионов лет назад был именно удар астероида, является наличие так называемой иридиевой аномалии. В осадочных породах на границе мела и палеогена по всему земному шару обнаруживаются резко повышенные концентрации иридия – химического элемента, малораспространённого в земной коре, но в значительных количествах отмечающегося в метеоритах. В начале 90-х годов XX века был найдены следы кратера, который, как считается, образовался в результате этого удара. Это кратер Чиксулуб в Мексике. Его возраст – 65 миллионов лет, а диаметр – около 170 километров. Он расположен на полуострове Юкатан, причем б о льшая часть окружности этого кратера находится не на суше, а на мелководье Мексиканского залива. Астероид, вызвавший образование этого кратера должен был иметь в поперечнике около десяти километров.

Тема «НОВЫЕ ДАННЫЕ КОСМИЧЕСКИХ МИССИЙ ПОСЛЕДНИХ ДЕСЯТИЛЕТИЙ.»

Вопрос №16 Новые данные о строении Вселенной. Новые данные о Марсе – происхождение марсианских ландшафтов, вода на Марсе. Новые данные о других планетах Солнечной системы и их спутниках. Новые данные о кометах и метеоритах и метеоритная опасность.