Метеориты. Космические камни, создавшие наш мир [litres] - Тим Грегори

Изучая метеориты, мы многое узнаем об астероидах, которые их породили. Но, хоть на первый взгляд это и может показаться странным, мы довольно плохо понимаем, обломки каких именно астероидов мы находим на Земле. Огромное геологическое разнообразие метеоритов говорит о том, что мы располагаем образцами множества различных и порой уникальных астероидов. Связать найденный на Земле метеорит с каким-то из сотен тысяч летающих в космосе астероидов – задача невероятной трудности. Метеориты клана HED составляют редкое исключение: это единственная группа метеоритов, обладающих явными признаками принадлежности одному конкретному астероиду.

В 1960 -х и 1970-х годах предпринимались скоординированные усилия по систематическому изучению свойств солнечного света, отражаемого поверхностью астероидов. Различные виды камня отражают свет по-разному. Поэтому, измеряя точные спектральные характеристики света, отраженного каменистой поверхностью небесного тела, можно сделать выводы о геологическом строении этого тела. Так родилась геология в межпланетных масштабах. Со временем были получены геологические характеристики каменистых поверхностей многих сотен астероидов. Но еще в самом начале этих исследований выяснилось, что один астероид в этом отношении стоит особняком: астероид Веста.

Веста – второй по размерам объект пояса астероидов и четвертый по времени открытия. Он настолько велик, что его можно легко заметить в бинокль. Космохимики и планетологи часто описывают его не просто как планетезималь, а как зародыш планеты. Превращению Весты в полномасштабную планету помешало взаимодействие с мощным гравитационным полем Юпитера. Но, хоть малая планета так и не вышла из эмбрионального состояния, она все же успела достаточно разогреться, чтобы расплавиться и пройти дифференциацию. Несмотря на жестокую бомбардировку малыми и большими телами (некоторые удары, например, как тот, после которого образовался кратер Реясильвия, чуть не разнесли астероид на части), Веста сумела выжить. Теперь это, несомненно, крупнейший прошедший дифференциацию астероид, один из немногих сохранившихся до настоящего времени.

В 1970-х было установлено, что отражательный спектр скальных пород на поверхности Весты характерен для базальта. Значит, у астероида была базальтовая магматическая кора, вроде эвкритовой. Некоторые участки спектра указывали и на присутствие ортопироксена, который, должно быть, выбрасывался наружу из приповерхностных слоев в результате мощных ударов – что происходило и с диогенитами. Неудивительно, что в научном сообществе тут же появились предположения, что именно Веста и была местом рождения метеоритов клана HED. Но Веста находится далеко от «люка Кирквуда» – ее положение в поясе астероидов неблагоприятно для того, чтобы выброшенные с нее камни могли быть захвачены гравитационным полем Земли и доставлены на земную поверхность.

Спустя почти 200 лет после открытия Весты и примерно через двадцать лет после того, как было установлено, что ее поверхность похожа по составу на HED-метеориты, планетологи открыли еще с десяток астероидов с отражательными спектрами, очень похожими на спектр базальта. Одним из них был астероид с порядковым номером 4 147, носивший имя Леннон – в честь Джона Леннона, который, кстати, сочинил когда-то знаменитую песню «Across the Universe» («Через Вселенную»). Эти куски камня размером с гору (самый крупный из них – около десяти километров в поперечнике, в пятьдесят раз меньше Весты) гравитационно связаны с Вестой и имеют сходные с ней орбитальные параметры. Почти наверняка они были выброшены с поверхности Весты парой катастрофических ударов. Эти малые обломки старой Весты, расположенные, как и она сама, на расстоянии от 2,3 до 2,5 а.е. от Солнца, получили общее название «вестоиды».

Но ни один вестоид не удален от Солнца на 2,5 а.е. – ведь там лежит один из открытых Кирквудом «великих провалов». Любой каменный объект, попавший в «люк Кирквуда» – от вестоида размером с гору до камешка с Весты размером с кулак, – вскоре окажется на орбите, которая унесет его вглубь внутренней Солнечной системы, где он потенциально может столкнуться с Землей. Так устроена «орбитальная магистраль», по которой HED-метеориты могут добираться до Земли.

Мы получили невероятный шанс разглядеть Весту с близкого расстояния с поразительными подробностями. С июля 2011-го по сентябрь 2012-го космический аппарат NASA «Рассвет» (Dawn) исследовал хаотически неровную базальтовую поверхность Весты с орбиты вокруг астероида. В ходе тринадцатимесячного исследования камеры космического зонда зарегистрировали эвкрито- и диогенитоподобные камни, беспорядочно разбросанные по усыпанной щебнем поверхности. Эти данные укрепили догадку о связи Весты с HED-метеоритами – почти наверняка они прилетели именно отсюда. Две гигантские вмятины, зияющие вблизи южного полюса Весты, ударные кратеры Реясильвия и Вененейя, вероятные места рождения вестоидов, как раз и являются потенциальной родиной HED-метеоритов.

Как жаль, что Гершель и его современники-астрономы не узнают, что крохотные звездообразные точки, которые они видели в свои телескопы, оказались мирами со своей уникальной геологической эволюцией и многовековой историей развития. Жаль, что они не смогут подержать в руках эти метеориты и подумать о том, что прикасаются к кусочкам тех самых миров, которые они сумели открыть, находясь от них на огромном расстоянии.

* * *

Образовавшиеся в разных структурных частях малой планеты – от оголенных ядер до фрагментов коры и обломков разрушенной мантии между ними, три разновидности ахондритов – железные, железокаменные и каменные – представляют собой остатки давно исчезнувших миров, состоявших из металла и расплавленного камня. Астероиды не просто безжизненные каменные глыбы, сохранившиеся от эпохи формирования Солнечной системы. Это миры со своей собственной, пусть и краткой, геологической историей. Метеориты позволяют нам наглядно представить, какие разрушительные силы действовали в далекую эпоху образования планет. Бомбардировка поверхности астероидов телами меньших размеров создавала там хаотическое нагромождение пересекающихся друг с другом каменистых кратеров всевозможных масштабов. Круглые стены кратеров накладывались друг на друга, в них смешивались породы разных видов и образовывались новые виды камня. Ахондриты демонстрируют нам способность Природы создавать из разрозненных обломков скальных пород новые прекрасные геологические формации, такие как HED-метеориты и палласиты.

Но история эпохи расплавленных астероидов и образования ахондритов оказалась написанной поверх другого текста – она заслонила собою более раннюю историю коллапсирующей туманности, историю эпохи, когда каменная пыль материнской протопланетной туманности стала слипаться в зародыши будущих астероидов, комет и планет. Чтобы докопаться до истории развития этой туманности – протопланетной колыбели, где существование первых миров Солнечной системы только начиналось, – нам понадобится взглянуть на метеориты, которые зародились на астероидах, не испытавших действия разрушительных сил тепла.

5. Космические отложения

Осадочные породы – прекрасные рассказчики. Прежде всего, они хранят окаменевшие остатки древних форм жизни, существовавших на Земле на протяжении эонов геологического времени. Еще в них в планетарном масштабе записаны хроники изменений окружающей среды в процессе дрейфа по поверхности земного шара участков суши, медленно плывущих в расплавленном океане кипящей мантии. Слои осадочных пород несут следы испарения целых