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

в Нахла, и в Шассиньи очевидцы были сначала поражены или даже испуганы, но их страх быстро уступил место любопытству и восторгу. И хотя каждый из трех метеоритов чем-то отличался от остальных, у них была одна общая особенность: все они оказались камнями магматического происхождения, образовавшимися вследствие кристаллизации некогда расплавленной породы. Когда изготовленные из этих метеоритов шлифы попали под объектив петрологического микроскопа, в каждом обнаружился разноцветный калейдоскоп переплетающихся магматических минералов. Они оказались химически подобными друг другу. По мере того как на протяжении последовавшего столетия все больше метеоритов попадало в руки космохимиков, среди них находили и другие камни, похожие на Шерготти, Нахла и Шассиньи. Таким образом, к системе классификации метеоритов добавились три новые группы, объединенные геологическим сходством. По названиям первых обнаруженных представителей этих групп – Шерготти, Нахла и Шассиньи – относимые к ним метеориты стали называться «шерготтитами», «нахлитами» и «шассиньитами».

Ясно было, что эти три группы каким-то образом связаны, и большинство космохимиков склонялось к тому, что они произошли от одного и того же небесного тела. Больше того, росла уверенность в том, это родительское тело было гораздо крупнее любого известного астероида. Поэтому три новые группы метеоритов были объединены в семейство, которое стали называть «кланом SNC».

Шерготтиты, нахлиты и шассиньиты

Шерготтиты образовались после того, как магма выплеснулась на поверхность небесного тела и покрыла ее толстым ковром расплавленного камня. Когда светящаяся от жара лава остыла, она кристаллизовалась и превратилась в магматическую породу, знакомую нам по Земле, Луне и некоторым астероидам: базальт. Под микроскопом многие шерготтиты практически неотличимы от фрагментов остывших лавовых потоков с Гавайев и из Исландии. В какой-то момент их истории Шерготти и остальные шерготтиты были выбиты, вышвырнуты с поверхности их родительского тела ударом огромной энергии – вероятно, столкновением с малым астероидом. Ударные волны прошли сквозь базальт и оставили за собой переплетенную сеть трещин и расплавленных лавовых прожилок, которые быстро остывали, образуя стекло.

Нахлиты почти целиком состоят из больших кристаллов магматического минерала клинопироксена. Эти кристаллы рассказывают нам историю медленно остывающей магмы, которая, в отличие от образовавшихся на поверхности шерготтитов, кристаллизовалась в подповерхностных слоях, изолированная покрывавшим ее сверху камнем. Вероятно, нахлиты сформировались в основании этого толстого слоя подповерхностной магмы: большие клинопироксеновые кристаллы тонули в магме и накапливались в основании магматического пояса, и чем больше приходило сверху кристаллов, тем толще становилась их груда. В конце концов весь объем подпочвенной магмы застывал вместе с заключенным в его основании плотным скоплением кристаллов. Там клинопироксеновые кристаллы и оставались, пока не были освобождены из своей «могилы» колоссальной силы ударом из космоса. Но их «эксгумация», вероятно, совершалась достаточно мягко – на них не видно практически никаких следов удара.

Хотя шассиньиты сформировались при сходных обстоятельствах, они представляют собой совершенно иной тип магматической породы. Это исключительно редкий и ценный вид метеоритов. Нам известно всего три шассиньита – тот, что упал на французский виноградник, и еще два, упавших в африканских пустынях. Шассиньи, единственный из них упавший при свидетелях, не пострадал от прихотей земной погоды и воздействия богатой кислородом атмосферы, и поэтому сохранил бледный перидотно-зеленый цвет своего почти чисто оливинового минерального состава. Оливин, из которого он состоит, когда-то прошел сверху вниз сквозь подпочвенную полость медленно остывающей магмы, образуя в ее основании слой взаимопроникающих зеленых кристаллов. После того как мощный удар освободил их из подземной тюрьмы и выбросил на поверхность, шассиньиты были смяты огромным давлением и деформированы ударными волнами, покоробившими и изломавшими часть оливиновых кристаллов.

Однако метеориты всех трех групп содержат и вещество, которое обычно не ассоциируется с камнями, кристаллизующимися из расплавленной магмы: воду. Многие метеориты клана SNC начинены кристаллами, осажденными из богатых солями и минералами водных растворов. Когда вода циркулировала сквозь вещество этих камней и просачивалась в промежутки, разделяющие магматические кристаллы, она оставляла на своем пути минералы, знакомые геологам, специализирующимся на изучении пород, которые испытали воздействие воды: карбонатов, глинозема и солей. Это наблюдение привело к предположению, что SNC метеориты образовались на небесном теле, отличающемся не только мощной магматической активностью, но и свободно текущей водой.

Решив проникнуть в эту проблему глубже, космохимики из Чикагского университета измерили состав смеси изотопов кислорода в образцах SNC-метеоритов. Это была та же группа специалистов, которая примерно десятью годами раньше открыла экзотический изотопный состав кислорода в CAI. Их квалификация не имела себе равных; даже по сегодняшним стандартам полученные ими данные остаются впечатляющими. Ученые установили, что метеориты всех трех групп клана SNC отличаются одинаковым дефицитом самого легкого изотопа кислорода, 160. Это было несомненным доказательством происхождения всего клана SNC от одного и того же небесного тела.

Более того, когда параметры изотопных смесей были нанесены на диаграмму отношений кислородных изотопов (такую же, как на стр. 54), все SNC улеглись на одну прямую с наклоном Уч. Эта прямая оказалась в точности параллельна линии земного фракционирования – прямой, на которую укладывается весь земной кислород, образовавшийся в результате химических, геологических, биологических и физических процессов на протяжении геологического времени. Прямая, на которую улеглись все отношения изотопов кислорода в метеоритах клана SNC, была названа «линией фракционирования SNC».

Так кислород помог выявить у SNC-метеоритов общий родительский мир – мир, который оказался геологически зрелым и сложным образованием. Где бы ни возникли SNC, в этом мире должны были протекать обширные геологические процессы, заставлявшие кислород укладываться на прямую с наклоном Уч. Это был мир с геологической историей, гораздо более богатой и сложной, чем относительно простая история магматических астероидов. У них, остывших после расплавления всего за несколько миллионов лет, просто не было времени для того, чтобы обеспечить для кислорода длинные прямые фракционирования.

Изотопы дают ответ

Как часто случается в космохимии, именно изотопы обеспечили дальнейшее продвижение в решении задачи. Одна из отличительных особенностей метеоритов – их древность: ведь только на астероидах, малых родительских телах метеоритов, существовали условия для сохранения пород, сформировавшихся в первые несколько миллионов лет истории Солнечной системы. Все существующие внутри метеоритов природные атомные часы, которые равномерно отсчитывают темп идущего с постоянной скоростью распада радиоактивных изотопов и образования новых элементов, показывают одно и то же время: около 4,6 миллиарда лет. CAI, хондры, эвкриты и диогениты, железные метеориты и остальные группы вулканических пород, возникшие на прошедших дифференциацию астероидах, – все они выкристаллизовались на заре истории Солнечной системы.

Есть лишь одно очевидное объяснение того, что какой-нибудь метеорит по своим внутренним часам может оказаться моложе – эти часы были «переведены» в результате сильного ударного воздействия. Но такие удары обычно оставляют характерные