Выпадающие на Землю редкие железокаменные метеориты – это обломки частично дифференцированного астероида. Такую гипотезу выдвинули ученые Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского (ГЕОХИ) РАН совместно с российскими и зарубежными коллегами после создания новой модели образования метеоритов. Изучение железокаменных метеоритов дает исследователям возможность узнать глубинное строение малых тел Солнечной системы и события, происходившие в ранней Солнечной системе, в том числе и при образовании нашей планеты.
Метеорит Караванное (поверхность распила). Фотография предоставлена ГЕОХИ РАН
В своей работе ученые изучили метеорит Караванное. Он был найден в России в 2010 году. Метеорит принадлежит к редкому и загадочному типу внеземного вещества – палласитам группы Eagle Station (ES). Эта группа включает всего 5 из почти 70-ти тысяч известных на сегодняшний день метеоритов.
Палласиты состоят из металлического никелистого железа и красивого зеленого прозрачного минерала оливина. Они образовались на заре истории Солнечной системы, около 4,5 млрд лет назад в так называемых малых телах – астероидах. Астероиды сформировались из пыли в околосолнечном протопланетном диске (плотный газ, вращающийся вокруг молодой звезды). Затем они были полностью или частично расплавлены за счет внутреннего тепла, выделяющегося при распаде радиоактивных изотопов алюминия и железа – их юная Солнечная система унаследовала от взорвавшейся поблизости сверхновой звезды.
Расплавленный астероид дифференцировал, то есть разделился на металлическое ядро и силикатную оболочку, из которой при остывании астероида кристаллизовалась оливиновая мантия значительной толщины. Таким же образом формировалось и внутреннее строение Земли и планет земной группы – Меркурия, Венеры и Марса.
«Мы определили химический состав металла и оливина в метеорите Караванное. На основе этих данных построили компьютерную модель кристаллизации металла ядра такого астероида при остывании, когда из расплава последовательно вырастают железные кристаллы с различным содержанием химических элементов-примесей. Полученные данные свидетельствуют, что палласиты группы ES образовались в недрах астероида диаметром всего лишь 200 километров (для сравнения – диаметр Земли составляет более 12 000 км), первоначально состоявшего из примитивного вещества углистого хондрита (хондриты – это каменные метеориты, наиболее распространенная группа в классификации метеоритов) CV типа. Родительский астероид Караванного дифференцировал только частично, потому что он маленький, но при этом имеет достаточный размер для процессов частичной дифференциации. Совсем маленькие астероиды не дифференцируют вовсе, они остаются однородными внутри. Астероид, на котором образовался палласит Караванное, разделился на ядро и мантию, но сверху осталась недиференцированная (примитивная) оболочка, которая не подвергалась процессам плавления, и поэтому он называется “частично дифференцированный астероид”», – сказала Светлана Теплякова, кандидат геолого-минералогических наук, научный сотрудник лаборатории метеоритики и космохимии ГЕОХИ РАН.
В то время, когда мантия астероида окончательно затвердела, а ядро еще оставалось жидким, катастрофическое столкновение палласитового астероида с другим астероидом привело к образованию трещин в оливиновой мантии. Из-за столкновения трещины заполнились выдавленным из ядра металлическим расплавом. Этот расплав смешивался с оливином мантии и медленно остывал, формируя палласиты. Последующее, более масштабное столкновение с еще одним астероидом привело к полному разрушению родительского астероида палласитов, обломки которого до сих пор иногда выпадают на Землю.
Таким образом, выдвинутая учеными гипотеза объясняет одно из загадочных свойств палласитов – универсальный химический состав оливина, сопровождаемый широкими вариациями состава металла.
Ученые планируют и дальше изучать железные и железокаменные метеориты, а также металлические нодули в обыкновенных хондритах, которые могут пролить свет на сложные вопросы фракционирования металла и силиката на ранней стадии образования вещества в различных процессах эволюции вещества.
Научная статья опубликована в журнале Meteoritics & Planetary Science: https://doi.org/10.1111/maps.13814 (Teplyakova S.N., Lorenz C.A., Ivanova M.A., Hymayun M., Kononkova N.N., Borisovsky S.E., Korochantsev A.V., Franchi I.A., Zinovieva N.G. (2022) Karavannoe: Mineralogy, trace element geochemistry, and origin of Eagle Station group pallasites, Meteoritics & Planetary Science, 57(6), 1158-1173, https://doi.org/10.1111/maps.13814)
Работа выполнена в рамках госзадания Минобрнауки России ГЕОХИ РАН (№ 0137-2019-0002), гранта РФФИ (# 20-05-00117) и программы МГУ.
Информация и фото предоставлены пресс-службой Минобрнауки России
Источник фото: ГЕОХИ РАН
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ и Российской академии наук
