Метеориты – «космические братья» комет

«Космические братья» комет. Гораздо чаще, чем кометы, Земли достигают мелкие космические тела — метеориты. Метеориты (буквально «парящие в воздухе») — родные братья комет. Источником метеоритов служит пояс астероидов (малых планет) — кольцеобразной группы небольших небесных тел, которые обращаются по гелиоцентрической орбите в системе окружающих наше Солнце планет между орбитами Юпитера и Марса. Общее число астероидов очень велико; около 40—50 тысяч из них ярче 19-й звездной величины * и могут наблюдаться современными астрономическими приборами. Самый крупный астероид — Церера — имеет диаметр 1025 км, а по объему он во столько же раз меньше Луны, во сколько Луна меньше Земли. Остальные астероиды значительно меньше. Астероиды ярче 19-й звездной величины имеют диаметры больше 1 км, но только 230 из них превышают в поперечнике 100 км. Большинство же астероидов — это просто глыбы и мелкие обломки, несущиеся в пространстве по своим собственным орбитам, их число, вероятно,— многие миллионы. Вследствие малой силы тяжести, неспособной придать им шаровидную форму, астероиды имеют неправильный облик и ограничены угловатыми поверхностями.

Малые планеты располагаются в поясе беспорядочно. Движение астероидов испытывает бесчисленные возмущения, обусловленные влиянием притяжения планет, главным образом гравитационного поля Юпитера; при этом происходят непрерывные изменения формы орбит, наклона орбит к плоскости эклиптики и времени обращения тел по орбитам. Следствием этого является пересечение орбит и столкновение астероидов, в результате чего происходит дробление глыб и их фрагментов на еще более мелкие осколки, разлетающиеся в пространстве. Если воспользоваться красочной и выразительной метафорой немецкого геофизика Л. Уинзольда — пояс астероидов представляет собой «грандиозную каменоломню Солнечной системы».

  • Звездная величина — мера, характеризующая блеск небесного светила.

Под влиянием сильных возмущений, обязанных своим возникновением в одних случаях притяжению планет-гигантов, а в других, может быть, близкому прохождению эпизодических небесных тел, ряд малых планет вышел из границ пояса астероидов и вращается по особым, «экзотическим», орбитам. Так, астероид Ахиллес имеет орбиту, подходящую очень близко к орбите Юпитера. Сильно вытянутая орбита астероида Гидальго расположена между орбитами Марса и Сатурна. При среднем расстоянии пояса астероидов от Солнца 2,7—2,8 а. е. Гидальго отдаляется от центра Солнечной системы на 5,8 а. е., что дает основание некоторым специалистам считать его кометным ядром, захваченным планетами околосолнечного пространства. Орбиты других астероидов с большим эксцентриситетом также близки к орбитам короткопериодических комет и практически неотличимы от них.

В настоящее время вычислено около 3000 орбит наиболее крупных астероидов. Характерно, что астероиды располагаются в пространстве группами или «семействами», различные члены которых движутся по близким друг к другу орбитам. Изучение материалов спектрального анализа семейств показало, что ряд астероидов внутри каждого семейства имеет сходный состав, это может указывать на их происхождение из единого, но подвергшегося дроблению материнского тела; состав других резко различный, это может свидетельствовать, что они, вероятно, попали в состав семейств механически вследствие возмущений и изменения своих орбит.

Особый интерес представляют малые планеты, проходящие вблизи Земли. Обнаруженный в 1898 году Эрос приближается к Земле на 22,5 млн. км, а открытый в 1949 году Икар — на 6,5 млн. км. Орбиты астероидов Аполлон, Адонис и Гермес находятся еще ближе к нашей планете: орбита Гермеса, например,— на расстоянии менее 1 млн. км, располагаясь всего в 2—2,5 раза дальше, чем орбита Луны. В 1976 году безымянный астероид диаметром около 1 км прошел от Земли на расстоянии 1,15 млн. км. Все эти малые планеты группируются в два семейства: в семейство Аполлона входят астероиды с орбитами, которые пересекаются с орбитой Земли; к семейству Амура относятся астероиды, орбиты которых лишь приближаются к земной. Общее число малых планет, сближающихся с Землей, достигает 1000, а вместе с мелкими осколками их значительно больше. Их изучение только начинается.

В начале нашего века немецкий астроном-любитель Генрих Ольберс предположил, что астероиды — это остатки некогда существовавшей пятой планеты земной группы, которую он назвал «планета Фаэтон». В результате космической катастрофы, связанной с приближением другого, небесного тела, планета Фаэтон распалась на множество обломков, давших начало современным астероидам. Причина распада — необязательно столкновение, разрушение планеты могло быть вызвано также приливными явлениями, инерционными силами или деформациями расширения и сжатия от нагревания и охлаждения.

Однако в результате более поздних исследований выяснилось, что общая масса вещества всех астероидов недостаточна для образования сколько-нибудь представительной планеты: она составляет всего одну тысячную долю массы Земли (в то время как масса Луны только в 81,4 раза меньше массы Земли). Очевидно, астероиды, как и ядра комет, сформировались из первичного протопланетного материала, но в ходе эволюции Солнечной системы не смогли объединиться в единое космическое тело.

Осколки астероидов, которые вырвались из пределов пояса малых планет, попали в сферу земного притяжения и обрушились на поверхность Земли. Это и есть метеориты. В 1890 году в США упал Фармингтонский метеорит, возраст которого, как и возраст других тел Солнечной системы, оказался 4,5 млрд. лет. Изучением его состава удалось установить, что он дважды — 600 млн. и 25 тыс. лет назад — подвергался дроблению от столкновения в межпланетном пространстве со своими собратьями, на что указал изотопный возраст метеоритного вещества, возникшего при космическом облучении плоскостей свежего излома, появившихся в результате соударений. Среднее время «жизни» типичных астероидов между двумя столкновениями около 10е лет.

Большинство метеоритов (около 90%) принадлежит классу каменных хондритов, сложенных мелкими (до горошины, в среднем 0,5—1,0 мм) зернами (хондрами), представляющими собой сростки оливина с минералами группы пироксенов. Подобные хондры никогда не встречаются в земных условиях; среди минералов хондр много разновидностей, также неизвестных на Земле.

По мнению многих исследователей метеоритов, хондры — это наиболее ранние, первичные образования Солнечной системы, возникшие на заре ее формирования из слипшихся частиц газово-пылевой туманности. Держа в руках обломок каменного метеорита, состоящий из шаровидных минеральных крупинок — хондр, мы должны преисполняться трепета, представляя, что эти крупицы — начало начал, от которого родились планеты, Земля и в конце концов мы сами. Там, за ними,— только вечность, пространство, движение космических частиц, атомов, ионов и волновых полей...

Особую, очень редкую ветвь этой группы метеоритов представляют так называемые углистые хондриты, в которых промежутки между хондрами заполнены углеводородными соединениями космического происхождения. В некоторых каменных метеоритах встречается чистый углерод в виде кристаллов графита и иногда алмаза. Есть также метеориты, которые не содержат хондр — ахондриты.

Совсем иначе выглядят железные метеориты. Между кристаллами железо-никелевых минералов (90 % Fe и 8,5 % Ni) в них располагаются скопления графита, которые могут достичь размеров крупного яблока; в единичных случаях встречаются мелкие вкрапления кристаллов алмаза. Такие образования тоже отсутствуют в земных условиях. Иногда железный материал сочетается с каменным, формируя редкие железокаменные метеориты.

В составе всех типов метеоритов обязательно присутствуют железо и никель. Кроме того, часто встречаются элементы группы платины: палладий, осмий, иридий, рутений, родий и самородная платина. Наибольшее содержание платиноидов наблюдается в каменных метеоритах, в них средний кларк этих элементов выше, чем в земной коре. По химическому составу каменные метеориты ближе всего к веществу средней мантии земного шара, железные — к веществу его ядра.

Сравнив оптические свойства поверхностей метеоритов и астероидов (явления отражения света, его поляризации и т. п.), наблюдатели пришли к выводу о том, что метеориты по составу отвечают отдельным участкам поверхности астероидов. Однако строение поверхности малых планет характеризуется многообразием компонентного состава, которое не укладывается в тесные рамки нескольких типов выпавших на Землю метеоритов. Очевидно, существует целый ряд специфических «астероидных» пород, по тем или иным причинам не достигающих Земли.

Большинство астероидов (как и большинство метеоритов), судя по их оптическим свойствам, состоит из железо-магнезиальных силикатных образований. Вместе с тем существуют малые планеты, которые отражают и поляризуют свет, почти как чистые металлы (раствор никеля в железе). Кроме того, известно астероидное вещество с оптическими свойствами темных базальтических стекол земных и лунных вулканических излияний. Некоторые ученые предполагают, что астероиды в своей эволюции подвергались плавлению, после которого внутри их формировались железо-никелевые ядра, а более легкие силикаты всплывали и образовывали оболочки. Осколки пород внешней и внутренней зон, появившиеся в результате дробления астероидов, и выпали на Землю в виде каменных и железных метеоритов.

При встрече с Землей метеориты разных типов ведут себя, в общем, одинаково. Когда метеорит входит в слои земной атмосферы, его движение затормаживается, он разогревается и начинает выделять раскаленные газы, которые оставляют на фоне неба копьевидный светящийся след. В головной части следа огненной звездой сверкает летящее метеорное тело — болид (от греческого болидос — метательное копье). Свечение болида заметно уже на высоте 120— 100 км. По мере снижения температура болида повышается до нескольких тысяч градусов, вещество метеорита начинает испаряться, мельчайшими капельками оно рассеивается в воздухе и постепенно выпадает на земную поверхность в виде силикатных и металлических шариков, находимых впоследствии в морских осадках, льдах глетчеров и слоях молодых континентальных отложений.

Хотя движение болидов происходит на большой высоте, их полет часто сопровождается шипением, треском и громом. Эти звуки производятся еще не изученными электромагнитными колебаниями, которые распространяются со скоростью света и у поверхности Земли преобразуются в звуковые волны. Такие «звучащие» болиды носят название электрофонных.

Мелкие осколки астероидов, входящие в плотные слои атмосферы со скоростью нескольких десятков километров в секунду, полностью сгорают в воздухе, не успев долететь до поверхности Земли. Но если размер метеорного тела достаточно велик, а скорость его вхождения в слои атмосферы невысока (менее 1—2 км/с), то с ее погашением в результате сопротивления атмосферы движение по орбите прекращается и уцелевшая от разрушения «звезда» в свободном падении достигает поверхности Земли. При этом в зависимости от внутренней структуры и прочности метеорита его падение происходит в виде или единой массы, или множества обломков, образующих метеоритный «дождь» или «рой».

Пробиваясь сквозь толщу земной атмосферы, на поверхность земли ежегодно падает до тысячи метеоритов общей массой 1500—2000 т (5—6 т за 1 сутки). Большая часть их попадает в моря, океаны и безлюдные районы суши и остается необнаруженной; только 5—10 метеоритов в год становятся достоянием музеев и коллекций; они имеют непревзойденную научную ценность, потому что представляют собой внеземное вещество, принадлежащее другим телам Солнечной системы.

К настоящему времени на поверхности обитаемых материков Земли собрано около 2000 метеоритов; кроме того, более 4000 обломков обнаружены при исследованиях Антарктиды. Падение 1000 метеоритов удалось наблюдать, остальные найдены случайно. Масса каждого из 35 наиболее крупных метеоритов превышает 1 т, а самого крупного среди них, железного метеорита Гоба, найденного в 1920 году в Юго-Западной Африке,— около 60 т.

В музейных коллекциях СССР хранится 160 метеоритов. Едва ли не наиболее примечательный среди них — железо-каменный метеорит Палласово железо, его масса 687 кг. В 1749 году он найден местными жителями в Красноярской тайге, а в 1772 году доставлен академиком П. С. Палласом в Петербургскую кунсткамеру. В 1980 г. на месте находки воздвигнут памятник, рассказывающий о том, что этот метеорит явился родоначальником отечественного собрания метеоритов, а его изучение положило начало научной дисциплине — метеоритике— в нашей стране.

Назад к оглавлению.  Назад.  Дальше.

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *

Вы можете использовать это HTMLтеги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>