Meteoryt to ciało stałe o naturalnym kosmicznym pochodzeniu, które spadło na powierzchnię planety, o wielkości 2 mm lub większej. Ciała, które dotarły do powierzchni planety i mają rozmiary od 10 mikronów do 2 mm, są zwykle nazywane mikrometeorytami; mniejsze cząstki to kosmiczny pył. Meteoryty charakteryzują się różnym składem i budową. Cechy te odzwierciedlają warunki ich pochodzenia i pozwalają naukowcom z większą pewnością oceniać ewolucję ciał Układu Słonecznego.
Rodzaje meteorytów według składu chemicznego i struktury
Materia meteorytów składa się głównie ze składników mineralnych i metalowych w różnych proporcjach. Część mineralna to krzemiany żelazowo-magnezowe, część metalowa jest reprezentowana przez żelazo niklowe. Niektóre meteoryty zawierają zanieczyszczenia, które określają niektóre ważne cechy i zawierają informacje o pochodzeniu meteorytu.
Jak dzieli się meteoryty według składu chemicznego? Tradycyjnie istnieją trzy duże grupy:
- Kamienne meteoryty to ciała krzemianowe. Wśród nich są chondryty i achondryty, które mają istotne różnice strukturalne. Tak więc chondryty charakteryzują się obecnością wtrąceń - chondr - w macierzy mineralnej.
- Meteoryty żelazne,składający się głównie z żelaza niklowego.
- Ironstone - korpusy o strukturze pośredniej.
Oprócz klasyfikacji, która uwzględnia skład chemiczny meteorytów, istnieje również zasada dzielenia „niebiańskich kamieni” na dwie szerokie grupy według cech strukturalnych:
- zróżnicowane, które obejmują tylko chondryty;
- niezróżnicowane - obszerna grupa obejmująca wszystkie inne rodzaje meteorytów.
Chondryty to pozostałości dysku protoplanetarnego
Wyróżniającą cechą tego typu meteorytów są chondrule. Są to głównie formacje krzemianowe o kształcie eliptycznym lub kulistym o wielkości około 1 mm. Skład pierwiastkowy chondrytów jest prawie identyczny ze składem Słońca (jeśli wykluczymy najbardziej lotne, lekkie pierwiastki - wodór i hel). Na podstawie tego faktu naukowcy doszli do wniosku, że chondryty powstały na początku istnienia Układu Słonecznego bezpośrednio z chmury protoplanetarnej.
Te meteoryty nigdy nie były częścią dużych ciał niebieskich, które już przeszły zróżnicowanie magmowe. Chondryty powstały w wyniku kondensacji i akrecji materii protoplanetarnej, doświadczając pewnych efektów termicznych. Substancja chondrytów jest dość gęsta - od 2,0 do 3,7 g/cm3 - ale delikatna: meteoryt można zmiażdżyć ręcznie.
Przyjrzyjmy się bliżej składowi meteorytów tego typu, najczęściej (85,7%) ze wszystkich.
Chondryty węglowe
Dla węglowychchondryty (C-chondryty) charakteryzują się wysoką zawartością żelaza w krzemianach. Ich ciemna barwa spowodowana jest obecnością magnetytu, a także zanieczyszczeń takich jak grafit, sadza oraz związków organicznych. Ponadto chondryty węglowe zawierają wodę związaną w wodorokrzemianach (chloryny, serpentyny).
Ze względu na szereg cech, chondryty C dzielą się na kilka grup, z których jedna - chondryty CI - jest wyjątkowo interesująca dla naukowców. Te ciała są wyjątkowe, ponieważ nie zawierają chondr. Zakłada się, że substancja meteorytów z tej grupy w ogóle nie została poddana oddziaływaniu termicznemu, to znaczy pozostała praktycznie niezmieniona od czasu kondensacji obłoku protoplanetarnego. To najstarsze ciała w Układzie Słonecznym.
Organika w meteorytach
Chondryty węglowe zawierają takie związki organiczne jak aromatyczne i nasycone węglowodory, a także kwasy karboksylowe, zasady azotowe (w organizmach żywych wchodzą w skład kwasów nukleinowych) i porfiryny. Pomimo wysokich temperatur, jakich doświadcza meteoryt, gdy przechodzi przez atmosferę ziemską, węglowodory są zatrzymywane przez tworzenie się topniejącej skorupy, która służy jako dobry izolator ciepła.
Substancje te są najprawdopodobniej pochodzenia abiogennego i wskazują na procesy pierwotnej syntezy organicznej już w warunkach chmury protoplanetarnej, biorąc pod uwagę wiek chondrytów węglowych. Tak więc młoda Ziemia już na najwcześniejszych etapach swojego istnienia miała materiał źródłowy do powstania życia.
Zwykłe ichondryty enstatytowe
Najczęstsze są zwykłe chondryty (stąd ich nazwa). Meteoryty te zawierają oprócz krzemianów żelazo niklu i noszą ślady metamorfizmu termicznego w temperaturach 400–950 °C i ciśnieniu uderzeniowym do 1000 atmosfer. Chondry tych ciał mają często nieregularny kształt; zawierają materiał szkodliwy. Zwykłe chondryty obejmują na przykład meteoryt czelabiński.
Chondryty enstatytowe charakteryzują się tym, że zawierają żelazo głównie w postaci metalicznej, a składnik krzemianowy jest bogaty w magnez (minerał enstatytowy). Ta grupa meteorytów zawiera mniej lotnych związków niż inne chondryty. Przeszły metamorfizm termiczny w temperaturach 600-1000 °C.
Meteoryty należące do obu tych grup są często fragmentami asteroid, to znaczy były częścią małych ciał protoplanetarnych, w których nie zachodziły procesy różnicowania podpowierzchniowego.
Zróżnicowane meteoryty
Teraz przejdźmy do rozważenia, jakie typy meteorytów wyróżniają się składem chemicznym w tej dużej grupie.
Po pierwsze są to kamienne achondryty, po drugie żelazo-kamienie i po trzecie żelazne meteoryty. Łączy ich fakt, że wszyscy przedstawiciele wymienionych grup są fragmentami masywnych ciał o rozmiarach asteroid lub planet, których wnętrze uległo zróżnicowaniu materii.
Wśród zróżnicowanych meteorytów znajdują się jakofragmenty asteroid i ciała wyrzucone z powierzchni Księżyca lub Marsa.
Cechy zróżnicowanych meteorytów
Achondryt nie zawiera specjalnych wtrąceń i będąc ubogim w metal, jest meteorytem krzemianowym. Pod względem składu i struktury achondryty są zbliżone do baz altów lądowych i księżycowych. Bardzo interesująca jest grupa meteorytów HED, przypuszczalnie pochodzących z płaszcza Westy, uważanego za zachowaną protoplanetę ziemską. Są podobne do ultramaficznych skał górnego płaszcza Ziemi.
Meteoryty kamienno-żelazne - pallasyt i mezosyderyt - charakteryzują się obecnością wtrąceń krzemianowych w osnowie niklowo-żelaznej. Pallasyci otrzymali swoją nazwę na cześć słynnego żelaza Pallas znalezionego w pobliżu Krasnojarska w XVIII wieku.
Większość meteorytów żelaznych ma ciekawą strukturę - "widmanstetten figury", utworzone przez żelazo niklowe o różnej zawartości niklu. Taka struktura powstała w warunkach powolnej krystalizacji żelaza niklowego.
Historia substancji „niebiańskich kamieni”
Chondryty to posłańcy z najdawniejszej epoki formowania się Układu Słonecznego - czasu akumulacji materii przedplanetarnej i narodzin planetozymali - embrionów przyszłych planet. Datowanie radioizotopowe chondrytów pokazuje, że ich wiek przekracza 4,5 miliarda lat.
Zróżnicowane meteoryty pokazują nam powstawanie struktury ciał planetarnych. Ichsubstancja ma wyraźne oznaki topnienia i rekrystalizacji. Ich powstawanie mogło odbywać się w różnych częściach zróżnicowanego ciała rodzicielskiego, które następnie ulegało całkowitemu lub częściowemu zniszczeniu. Określa to, jaki skład chemiczny meteorytów, jaka struktura się utworzyła w każdym przypadku i służy jako podstawa ich klasyfikacji.
Zróżnicowani goście niebiańscy zawierają również informacje o sekwencji procesów, które miały miejsce w jelitach ciał rodzicielskich. Takimi są na przykład meteoryty z kamienia żelaznego. Ich skład świadczy o niepełnej separacji składników lekkiego krzemianu i metali ciężkich starożytnej protoplanety.
W procesach zderzeń i fragmentacji asteroid różnego typu i wieku, warstwy powierzchniowe wielu z nich mogą gromadzić mieszane fragmenty różnego pochodzenia. Następnie, w wyniku nowej kolizji, podobny „kompozytowy” fragment został wybity z powierzchni. Przykładem jest meteoryt Kaidun zawierający cząstki kilku rodzajów chondrytów i metalicznego żelaza. Tak więc historia materii meteorytowej jest często bardzo złożona i zagmatwana.
Obecnie wiele uwagi poświęca się badaniu asteroid i planet za pomocą automatycznych stacji międzyplanetarnych. Oczywiście przyczyni się to do nowych odkryć i głębszego zrozumienia pochodzenia i ewolucji takich świadków historii Układu Słonecznego (i naszej planety), jak meteoryty.
