Ученые на Урале воссоздали процесс образования вещества Челябинского метеорита

«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», - из статьи уральских ученых.
Ученые на Урале воссоздали процесс образования вещества Челябинского метеорита
Челябинский метеорит. Фото из открытых источников

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 Consortium, профессор УрФУ.

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.

28 ноября 2020

Новости партнеров

Нашли опечатку?