В Уральском федеральном университете в Екатеринбурге экспериментально смоделировали процесс образования брекчии в знаменитом Челябинском метеорите.
Статья об эксперименте и его результатах появилась в журнале Planetary and Space Science.
«Связав все элементы строения метеорита и процессы снаружи и внутри него, мы показали, в каких условиях, при каких нагрузках с большой долей вероятности «сложилось» его вещество», — поясняет Виктор Гроховский, руководитель научной лаборатории Extra Terra
В феврале 2013 года метеоритная экспедиция УрФУ первой исследовала фрагменты Челябинского метеорита.
Сначала в руки метеоритной экспедиции попадали образцы светлой или темной литологии, затем во фрагменте метеорита, поднятом из озера Чебаркуль на Южном Урале, присутствовали все разновидности литологии — светлая, темная, ударный расплав.
Уральские исследователи задались вопросом о природе возникновения феномена.
В эксперименте, который был проведен в ядерном центре - Всероссийском научно-исследовательском институте технической физики (в Снежинске), было доказано, что изменения литологии метеорита, происходившие в космосе, могли быть последствием одного ударного события. Считается, что родительское тело метеорита, астероид крупных размеров и возрастом около 4,5 миллиарда лет, «пережил» 4 или 8 ударных событий.
Отмечается, что все типы литологий, наблюдаемые в отдельных фрагментах Челябинского метеоритного дождя, могли быть сформированы ударным событием из одного и того же исходного материала.
Такие экспериментальные доказательства были получены впервые.
«Небесное тело подверглось ударному воздействию. При столкновении астероида с другим космическим объектом на просторах Солнечной системы образовался расплав пород. Участки расплава в Челябинском метеорите имеют серый цвет, в них включены светлая литология и окаймляющая ее темная литология», - говорит Виктор Гроховский.
Далее ученый отмечает, что темная литология — это те фрагменты, которые попали в расплав и частично расплавились, оставшись в составе родительского астероида под действием его гравитации.
«Это схоже с тем, что происходит в ударных кратерах и на Земле, и на безвоздушных астероидах», — считает Гроховский.
Что метеорит состоит из вещества, переходившего из расплавленного жидкого состояния в остывшее твердое, указывают и усадочные трещины, которые формируются, когда вещество сжимается в объеме при затвердевании.
По таким трещинам Челябинский астероид, около 290 миллионов лет назад отделившийся от родительского астероида и направленный соударением с другим космическим объектом в сторону Земли, при падении на ее поверхность распался на множество осколков.
Сообщается, что для проведения ударного эксперимента из вещества Челябинского метеорита вырезали сферический образец светлой литологии диаметром 4 см.
Фрагменты светлой литологии соответствуют первоначальному веществу родительского астероида, считают ученые.
Образец был помещен под вакуумом в стальной контейнер толщиной 6 мм, где был подвергнут воздействию сходящейся ударной волной, созданной взрывом снаружи стальной оболочки, с постепенным увеличением давления и температуры (свыше 1100оС в центре образца). После эксперимента образец был охлажден до комнатной температуры (при этом скорость падения температуры в центре шара достигала 80оС/сек), а затем распилили на тонкие срезы.
Изучение срезов с помощью оптической и электронной микроскопии дало возможность ученым обнаружить четыре визуально различимые структурные зоны, которые демонстрировали разные степени метаморфизма, в зависимости от мощности ударного воздействия, уровней давления и температуры - светлую, темную, смешанную литологии.
Статья уральских ученых с описанием исследований изменений оптических свойств в экспериментальном материале опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics (Q1).
«Мы предполагали, что вследствие ударного воздействия и плавления троилита материал в состоянии расплава проникнет по трещинам и порам и сохранит свой темный внешний вид, как это наблюдалось во фрагментах Челябинского метеорита. – поясняет Гроховский. - В действительности же мы наблюдали в этой зоне начало значительного плавления силикатов. Силикатный расплав не смешивается с расплавом троилита и, таким образом, создает изолирующий слой, который окружает остатки силикатных зерен и защищает их от проникновения расплавленного троилита и металла».
Считается, что описанные исследования уральских ученых имеют важное практическое значение. Они касаются проблем космической безопасности: благодаря таким экспериментам и с помощью оптических измерений наука может распознавать, небесные тела какого состава и строения — из камня, металла, льда и так далее - приближаются к нашей планете.
«В апреле 2029 года нас ждет встреча с астероидом Apophis. Его размер — 350 метров, масса в - пять тысяч раз больше массы Челябинского метеорита, траектория пройдет всего в 38 тысячах километрах от Земли, это всего лишь десятая доля расстояния до Луны, что ниже орбит некоторых спутников. Результаты нашего эксперимента будут способствовать «идентификации личности» Apophis», — говорит Виктор Гроховский.
В начале ноября уральский ученый принял участие в конференции NASA, посвященной организации «приема» этого астероида.
Спектральные исследования образца после эксперимента в Снежинске были проведены представителями УрФУ в коллаборации с Институтом геологии и геохимии Уральского отделения РАН, Хельсинским университетом, Германским аэрокосмическим центром и поддержаны Министерством науки и высшего образования РФ, а также Российским фондом фундаментальных исследований, Академиями наук Финляндии и Чехии, Центром исследований астероидов и лунной поверхности NASA.
Справка
Падение Челябинского метеорита произошло 15 февраля 2013 года, недалеко от Челябинска.
На момент входа в плотные слои атмосферы размер астероида составлял около 19,8 метра в поперечнике, масса - 13 тысяч тонн.
Мощность взрыва над Челябинской областью, составила 440 килотонн, это примерно в 20 раз больше мощности атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму.
Виктор Гроховский — выпускник металлургического факультета Уральского политехнического института. За исследования и установление природы Челябинского метеорита был включен научным журналом Nature в число десяти ученых мира, чья деятельность определила развитие науки в 2013 году.
Именем Гроховского названы астероид 16399 в Солнечной системе и минерал из состава железного метеорита Уакит, найденном в Бурятии в 2016 году.
