Астрономия

Астероиды несут признаки первичных столкновений: случай в Челябинске

Ложноцветное изображение фосфатных минералов в проанализированных фрагментах Челябинского метеорита.

Благодаря новому исследованию Челябинского метеорита улучшилась датировка первобытных столкновений, следы которых видны на осколках. Этот вид анализа может повлиять на наше понимание формирования Солнечной системы и ее сегодняшней структуры.

Группа исследователей из Кембриджского университета провела анализ фрагментов Челябинского метеорита. В сотрудничестве с Китайской академией наук и Открытым университетом команда наблюдала, как минералы метеорита были повреждены после столкновения с другими массивными телами в Солнечной системе.

Это позволило им изменить хронологическую последовательность следов столкновений, уже известных из предыдущих исследований. Один из них относится к периоду около 4,5 миллиарда лет назад, когда возникла система Земля-Луна.

В 2013 году метеор диаметром около 15 метров вошел в атмосферу Земли, разбившись над российским городом Челябинск, в честь которого он был назван. Некоторые из фрагментов были изучены исследователями с целью получения информации об истории Солнечной системы. В частности, они проанализировали фосфатные минералы, которые являются отличными хронометрами для датировки столкновений. Наличие изотопов урана и свинца, которые принадлежат к одной и той же цепи распада, позволяет точно измерить время, прошедшее от распада одного изотопа до другого. Этот метод является одним из старейших и наиболее эффективных из когда-либо разработанных для датировки горных пород.

На основе этого анализа удалось выявить две эпохи столкновений - время, когда метеор и его родительский астероид столкнулись и оставили свой след. Самые ранние датируются примерно 4,5 миллиардами лет, а самые последние возникли в течение последних 50 миллионов лет.

Но, подобно выцветшей картине, эти возрасты не являются точными. Череда столкновений повредила следы, оставленные предыдущими столкновениями. Исследователи из Кембриджского университета попытались установить точную хронологию столкновений. Для этого они связали возраст, полученный при изучении фосфатных минералов, с микроскопическим анализом фрагментов.

Микроскопический анализ фрагментов

Благодаря тому, что нам посчастливилось получить фрагменты астероида для анализа под микроскопом, можно увидеть, что произошло за время его жизни. Челябинские фрагменты имеют следы двух различных столкновений. Отпечаток самого древнего из них состоит из очень мелких кристаллов, расплавленных при высоких температурах и деформированных под воздействием высокого давления. Некоторые зерна, напротив, несут следы более мелкого, более недавнего удара, который произошел при более низких температурах и давлении. Вероятно, именно оно отделило метеор от первоначального астероида, после чего он разлетелся на куски и упал на российский город.

Пример разрушенного фосфатного минерала во фрагменте Челябинского метеорита. Фотографии: Крейг Уолтон

Этот анализ, наряду с анализом, проведенным по распаду уран-свинца в фосфатных минералах, подтверждает ранее известную теорию двух столкновений. Как сказал Крейг Уолтон, ведущий автор исследования, минералогический контекст астероида и его фрагментов оказался критически важным для датировки столкновений.

Астероиды хранят в себе прошлое Солнечной системы

Столкновения играют важную роль в формировании и эволюции планетарной системы вокруг Солнца. По этой причине изучение астероидов имеет огромное значение. Хотя некоторые подсказки о первобытных столкновениях можно найти, анализируя, например, поверхности Земли, Луны и Марса, астероиды и другие мелкие тела в системе скрывают больше. Это объясняется отсутствием механизма, который постоянно формирует поверхность планеты, как, например, тектоника плит на Земле, изменяя форму и состав древних ударных кратеров.

Астероиды - холодные, инертные и древние, задерживающие архаичную информацию на своей поверхности. Это позволяет наблюдать за миллиардами лет прошлого под микроскопом. Фрагменты метеора, пронзившего небо России, были исследованы именно по этой причине. Но хотя метеориты сохранили множество минералов, образовавшихся в результате ударов с течением времени, интерпретация их истории все еще остается спорной.

Структура образца Челябинского метеорита (a). На приведенных ниже изображениях показана его история через ударное плавление (b), застывание (c) и заключительную стадию вспучивания (c). Фотографии: Крейг Уолтон

Окно в мир столкновения Земли и Луны

Среди дат, полученных при изучении челябинских фрагментов, наибольший интерес представляет самая древняя. Этот период совпадает с формированием системы Земля-Луна. Среди гипотез о происхождении Луны наиболее известна гипотеза гигантского удара. Согласно этой теории, тело размером с Марс столкнулось с Землей, в результате чего образовалось достаточно материала для формирования спутника. Это огромное столкновение произошло около 4,5 миллиарда лет назад.

Челябинский метеорит также относится к группе каменных метеоритов, которые содержат сильно раздробленный и переплавленный материал, совпадающий со временем этого удара. Наличие этих следов плавления минералов может доказать, что Солнечная система реорганизовалась в тот период, что привело к тому результату, который мы знаем сейчас. Включая систему Земля-Луна. Теперь цель Уолтона и его коллег - уточнить эту древнюю датировку. Это может рассказать нам о том, как возникла наша планета и ее спутник.

Подписывайтесь на нас
Back to top button