Метеорит: состав, классификация, происхождение и особенности

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.

Протопланетное облако в представлении художника

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/см3, – 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 хондритов (С-хондритов) 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.

Углистый хондрит

Органика в составе метеоритов

В углистых хондритах обнаруживаются такие органические соединения, как ароматические и насыщенные углеводороды, 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.

Фрагмент Челябинского метеорита

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.

Ахондрит HED-типа

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.

Палласит Марьялахти - железокаменный метеорит

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.

Видманштеттенова структура

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.

Лунная брекчия

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.

Статья закончилась. Вопросы остались?
Подписаться
Я хочу получать
Правила публикации
Следят за новыми комментариями — 8
Редактирование комментария возможно в течении пяти минут после его создания, либо до момента появления ответа на данный комментарий.