Астероиды , кометы и метеориты.
Астероиды - космические твердые тела , обладающие размерами , близкими к размерам малых спутников планет , образующие скопления между орбитами Марса и Юпитера. Многие десятки тысяч астероидов имеют размеры порядка первых десятков км, но есть и крупные : Церера (1020 км диаметр), Веста (549 км), Паллада (538 км) и Гигея (450 км). При столкновениях между собой астероиды дробятся и порождают метеориты, падающие на поверхность Земли . По- видимому, большая часть астероидов состоит из 4-х видов пород , известных нам по составу метеоритов , это: 1) углистые хондриты, 2) класс S или обыкновенные хондриты, 3) класс М или железо -каменные и 4) редкие породы типа говардитов и эвкритов . О форме астероидов мы судим по снимкам с космического аппарата “Галилео”, на которых астероиды Гаспра (11х 12х 19 км) и Ида (52 км в поперечнике) имеют неправильную, угловатую форму и поверхность, испещренную кратерами. Плотность распределения кратеров позволяет предположить, что астероид Гаспра был отколот от более крупного тела примерно 200 млн . лет назад. Размещение пояса астероидов между Марсом и Юпитером вряд ли является случайным . На этой орбите , согласно закону планетных расстояний Тициуса-Боде2, должна была бы находиться планета, которой даже дали имя - Фаэтон, но она раздробилась на осколки, являющиеся астероидами. Эта идея была выдвинута еще в 1804 г . немецким астрономом Г .Ольберсом, но она не разделялась его великими современниками, В.Гершелем и П. Лапласом. Данное предположение сейчас считается наименее вероятным , а большим признанием пользуется идея О.Ю.Шмидта, заключающаяся в том , что астероиды никогда не принадлежали распавшейся планете, а представляют собой куски материала, образовавшиеся в результате процессов первичной аккреции газово - пылевых частиц . Их дальнейшее слипание оказалось невозможным из -за сильного гравитационного возмущения со стороны огромного Юпитера и уже сформировавшиеся крупные тела начали распадаться на более мелкие. Важно , что орбиты многих астероидов под влиянием гравитационных сил планет меняют свое положение . Особенно этому подвержены орбиты с большим эксентриситетом, а также обладающими большими углами наклона к плоскости эклиптики . Такие астероиды пересекают орбиту Земли и могут с ней столкнуться. Из геологической истории известны падения крупных космических тел на поверхность Земли , оставивших огромные кратеры - астроблемы (“звездные раны”) и сопровождавшиеся катастрофическими последствиями для биоты . Не исключена возможность столкновения астероида с Землей и в будущем , поэтому ученые озабочены расчетами уточнения орбит астероидов , которые могут пролететь вблизи Земли . Вечером 23 марта 1989 г. совсем рядом с нашей планетой “ просвистел ” каменный астероид с поперечником около 800 м . И несмотря на то , что “ рядом ” означает расстояние в два раза большее , чем от Земли до Луны, с 1937 г ., когда астероид Гермес пролетел примерно на таком же расстоянии , подобных происшествий не наблюдалось .
Кометы представляют собой малые тела Солнечной системы , главная часть
которых состоит из ядра , сложенного замерзшими газообразными соединениями, в которые вкраплены микронные пылевые частицы , и , т.н . комы - туманной оболочки, возникающей при сублимации ледяного ядра , когда комета приближается к Солнцу. У кометы всегда виден хвост, направленный в сторону, противоположную Солнцу.
В марте 1986 г . наши космические аппараты “ Вега -1” и “ Вега - 2 “ прошли вблизи головной части кометы Галлея и установили , что ее ядро представляет собой темное неправильное по форме тело , размером в поперечнике всего в несколько км . Движение комет характеризуется эллиптическими орбитами с очень большим эксцентриситетом , что обеспечивает большие периоды обращения , а влияние планет изменяет эти орбиты и с долгопериодических ( период обращения > 200 лет) они переходят на короткопериодические ( < 200 лет) орбиты. Со временем ледяное ядро кометы уменьшается , становится более рыхлым и оно может рассыпаться, образуя метеоритный поток. Знаменитый Тунгусский метеорит мог быть ледяным ядром кометы. Кометы блуждают по космическому пространству и могут то покидать Солнечную систему, то , наоборот , проникать в нее из других звездных систем . По своему химическому составу кометы близки к планетам -гигантам и метеоритам типа углистых хондритов, о чем свидетельствует спектр комы комет . В апреле - мае 1997 г . жители Москвы и других городов России могли наблюдать великолепную комету Хейла-Боппа . В 1994 г . произошло столкновение обломков кометы Шумейкер- Леви с Юпитером и астрономы запечатлели огромную “ дыру” в атмосфере Юпитера. О происхождении комет существует несколько гипотез, но наибольшей поддержкой пользуется гипотеза их конденсации из первичного протосолнечного газо -пылевого облака и последующего перемещения комет в пределы облака Оорта под влиянием гравитации Юпитера и других планет - гигантов . Количество комет в облаке Оорта оценивается в сотни миллиардов.
Метеориты - твердые тела космического происхождения , достигающие поверхности планет и при ударе образующие кратеры различного размера. источником метеоритов является , в основном, пояс астероидов . Когда метеорит входит с большой скоростью в атмосферу Земли , его поверхностные слои разогреваются, могут расплавиться и метеорит “ сгорит ”, не достигнув Земли . Однако, некоторые метеориты падают на Землю и , благодаря, огромной скорости , их внутренние части не претерпевают изменений , т.к. зона прогрева очень мала. Размеры метеоритов колеблются от микрон до нескольких метров , весом в десятки тонн.
Все метеориты по своему химическому составу подразделяются на 3 класса : 1) каменные, наиболее распространенные , 2) железо -каменные и 3) железные. Каменные метеориты являются наиболее распространенными (64,9 % от всех находок ). Среди них различают хондриты и ахондриты . Хондриты получили свое
название благодаря наличию мелких сферических силикатных обособлений - хондр , занимающих более 50 % объема породы. Чаще всего хондры состоят из оливина , пироксена, плагиоклаза и стекла .
Химический состав хондритов позволяет предполагать , что они произошли из первичного , протопланетного вещества Солнечной системы , отражая его состав времени формирования планет , их аккреции . Это подтверждается сходством отношений основных химических элементов и элементов примесей для хондритов и в спектре Солнца.
Содержание SiO2 в хондритах - меньше 45 %, сближает их с земными ультраосновными породами. Хондриты подразделяются по общему содержанию железа на ряд типов , среди которых наибольший интерес представляют углистые хондриты, содержащие больше всего железа , находящегося в силикатах. Кроме того , в углистых хондритах, присутствует много до 10% органического вещества , которое имеет, однако , не биогенное происхождение . Кроме минералов типа оливина , ортопироксена, пагиоклаза , типичных и для земных пород , в хондритах присутствуют минералы, встречающиеся только в метеоритах .
Ахондриты не содержат хондр и по составу близки к земным магматическим ультраосновным породам . Ахондриты подразделяются на богатые Са ( до 25 %) и бедные Са ( до 3 %). Железные метеориты по распространенности занимают второе место и представляют собой твердый раствор никеля в железе . Содержание никеля колеблется в широких пределах и на этом основано разделение метеоритов на различные типы. Самым распространенным типом являются октаэдриты с содержанием никеля от 6 до 14 %. Они характеризуются т. н. видманштеттеновой структурой , сложенной пластинами камасита , расположенными параллельно граням октаэдра и заполняющими между ними пространство тэнитом . Судя по тому, что в железных метеоритах хорошо выражены деформации ударного типа , метеориты испытывали столкновения и сильные удары . Железо-каменные метеориты по распространенности занимают третье место и состоят они как из никелистого железа , так и силикатного каменного материала, представленного, в основном, оливином, ортопироксеном и плагиоклазом . Этот силикатный материал вкраплен , как в губку никелистого железа , или наоборот , никелистое железо вкраплено в силикатную основу . Все это свидетельсвует о том , что вещество железо - каменных метеоритов прошло дифференциацию.
Возраст метеоритов , определенный радиоизотопными уран - свинцовым и рубидий -стронциевым методами дают цифры в 4,4 млрд. лет. Такие цифры соответствуют принятому возрасту формирования Солнечной системы , что свидетельствует в пользу одновременного образования планет и тех тел, из которых впоследствии возникли метеориты. После того , как обломок отделяется от родительского тела и превращается в метеорит , он облучается космическими лучами и космический возраст собственно метеорита намного меньше возраста образования родительской породы. Происхождение метеоритов представляет собой важнейшую проблему, по которой существует несколько точек зрения . Наиболее распространенная гипотеза говорит о происхождении метеоритов за счет астероидов в поясе между Марсом и Юпитером. Предполагается , что астероиды в разных частях пояса могли иметь различный состав и , кроме того , в начале своего образования они подвергались нагреву, возможно, частичному плавлению и дифференциации. Поэтому , хондриты, ахондриты , углистые хондриты соответствуют различным участкам раздробившегося родительского астероида. Однако, часть метеоритов , и это уверенно доказано , происходит с поверхности Луны, общим весом более 2 кг , и еще больше, около 80 кг с поверхности Марса. Метеориты лунного происхождения полностью тождественны по минералогическому составу изотопным и структурным характеристикам лунным породам , собранных на поверхности Луны астронавтами или доставленных автоматическими станциями . Метеориты с Марса, общим числом 12, частично были найдены в ХIХ веке , а частично в наши дни , в частности в Антарктиде в 1984 г. Знаменитый метеорит ALH 84001 весом в 1930,9 г . был выбит с поверхности Марса сильным ударом 16 млн . лет назад, а в Антарктиду он попал 13000 лет назад, где недавно вытаял из льда и был 4,5 млрд. лет назад Одновременно с Землей возникает Марс 1,5 млн . лет назад При столкновении с астероидом от Марса отрывается осколок и улетает В межпланетное пространство 13 тыс . лет назад Осколок Марса попадает в сферу притяжения Земли и падает в Антарктиде 1984 год Американцы обнаруживают метеорит и дают ему название ALH 84001 1994 год. Геохимики идентифицируют метеорит , как осколок Марса 1996 год Ученые обнаружили органические молекулы, которые считают древними формами жизни на Марсе подобран исследователями. Именно в этом метеорите были обнаружены мельчайшие цианобактерии, располагающиеся внутри глобул , состоящих из сульфидов и сульфатов железа и окислов, возраст которых определен в 3,6 млрд. лет. Т. е. это несомненно марсианские породы, т. к. изотопный состав кислорода и углерода глобул , идентичен таковым в марсианских газах, определенных в породах Марса на его поверхности космическим аппаратом “ Викинг” в 1976 г .