Челябинский метеорит под микроскопом

Новый способ датирования столкновений между астероидами и планетами в Солнечной системе может помочь ученым реконструировать историю формирования планет.

Группа ученых под руководством Кембриджского университета объединила уран-свинцовое датирование с микроскопическим анализом челябинского метеорита, упавшего на Землю в 2013 году , чтобы получить более точные данные о времени прошлых космических столкновений. Ученые исследовали, как фосфатные минералы в Челябинском метеорите были повреждены последовательными ударами с течением времени. Это позволило им выявить крупнейшие и древнейшие события, произошедшие при формировании планет, и реконструировать историю этих столкновений. 

Исследователи использовали свинцово-урановый метод датирования, сокращенно U-Pb. Это один из старейших и наиболее сложных методов радиометрического датирования. Он основан на анализе двух отдельных цепочек распада: уран-радиевой серии от 238 U до 206 Pb с периодом полураспада 4,47 миллиарда лет и уран-актиновой серии от 235 U до 207 Pb с периодом полураспада 4,47 млрд лет. период полураспада 710 миллионов лет. Этот метод можно использовать для датирования пород, которые образовались и кристаллизовались примерно от 1 миллиона лет до более 4,5 миллиардов лет назад. Точность полученных датировок колеблется от 0,1 до 1%.

.

На фото: Пример разрыва фосфатного минерала, обнаруженного в Челябинском метеорите. Перелом отмечен пунктирной линией. Источник: Крейг Уолтон.

В начале истории Солнечной системы планеты, в том числе и Земля, образовались в результате огромных столкновений между астероидами и еще более крупными телами, называемыми протопланетами. Однако следы этих древних столкновений на планетах затерялись. У Земли, в частности, в этом отношении «короткая память», поскольку ее поверхностные породы постоянно обновляются в результате тектоники плит. Астероиды бывают разные. Они и их осколки, падающие на Землю в виде метеоритов, неизменны и намного старше тех особенностей, которые можно увидеть на поверхности нашей планеты. Это делает метеориты верными свидетелями прошлых событий.

Предыдущая датировка Челябинского метеорита выявила два периода энергетического столкновения. Первая серия столкновений произошла около 4,5 миллиардов лет назад. Второе произошло за последние 50 миллионов лет. Эти результаты, однако, не были определенными. Как и изображение, исчезающее со временем, последовательные столкновения могут размыть некогда четкие следы, что приведет к неопределенности в отношении возраста метеорита и даже количества зарегистрированных столкновений.

Новое исследование упорядочило столкновения метеорита Челябинск во времени, объединив датирование свинцом и ураном с микроскопическими свидетельствами нагрева породы, вызванного этими столкновениями. Эти микроскопические следы видны в кристаллической структуре метеорита и накапливаются в минералах при каждом последующем ударе, а это означает, что связанные столкновения можно различить, определить время и дату.

.

На иллюстрации: Структура образца метеорита Челябинск (а) с интерпретированной историей образования, включая (б) столкновительное плавление, (в) затвердевание и (г) разрушение на поздних стадиях. Отмечены участки со светлыми и темными цветами и признаками (литологией), свидетельствующими о сотрясении и расплавлении. Зерна фосфата выделены розовым цветом. Часть породы, не затронутая ударом (вмещающая литология), показана светло-серым цветом. Стрелка показывает направление течения времени. Источник: Крейг Уолтон.

Ученые показали, что минералы, содержащие следы древнейшего столкновения, либо разбивались на множество более мелких кристаллов при высоких температурах, либо сильно деформировались под высоким давлением.

Команда также описала минеральные зерна, которые трескались при менее энергичном воздействии, при более низких давлениях и температурах. Последняя группа признаков моложе. Их возраст составляет менее 50 миллионов лет. Ответственное столкновение, вероятно, отделило челябинский метеорит от его родного астероида и отправило его к Земле. Это подтверждает существующую гипотезу о двухстадийном столкновении.

Ученых, однако, особенно интересует более раннее столкновение, произошедшее 4,5 миллиарда лет назад, потому что примерно в это время, по нашему мнению, сформировалась система Земля-Луна.

.

На снимке: осколок челябинского метеорита весом 112,2 грамма (3,96 унции), один из многих, найденных в течение нескольких дней после взрыва. Этот экземпляр был найден между селами Депутатский и Еманжелинск. Куб имеет длину ребра 1 см. Источник: Википедия.

Челябинский метеорит относится к группе каменных метеоритов, все из которых содержат сильно разрушенный и расплавленный материал. Недавно полученные даты столкновений подтверждают более ранние предположения о том, что многие астероиды испытали высокоэнергетические столкновения между 4,48 и 4,44 миллиарда лет назад. Тот факт, что все астероиды испытывают в это время интенсивное таяние, может свидетельствовать о перестройке Солнечной системы вследствие образования Земли и Луны или смещения планет-гигантов. Таким образом, изучение Челябинского метеорита может рассказать нам, как образовалась наша собственная планета.