Метеорити і Земля

Ми говорили (дивіться минулу статтю), що плавлення першопочаткової Землі супроводжувалося поділом глибинної речовини на шари. В результаті земна куля за своєю внутрішньою структурою стала подібною курячому яйцю: як жовток захований всередині білка і все це укладене в шкаралупу, так і центральне ядро Землі оповите мантією (оболонкою), а зверху прикрите ще й земною корою. Склад земної кори нам відомий. Зате складу мантії, не кажучи вже про ядро, викликає чимало суперечок.

Відомо, що щільність земної речовини зростає з глибиною. Чим це викликано? Більш важкими домішками? Або збільшенням тиску з глибиною? У глибинних зонах нашої планети речовина зціплена тисками в мільйони атмосфер.

Важко повірити, щоб під таким жахливим пресом стан речовини не змінився. Кристалічні решітки мінералів могли просто-напросто зламатися, а атомна упаковка стала більш компактною. Згідно з гіпотезою Лодочнікова-Рамзея, речовина ядра, не відрізняючись особливо від силікатів, що огортає його мантії, могла перейти в особливий «металевий» стан. Кам’яне серце Землі стало твердіше сталі!

Не всі вчені поділяють думку, ніби земна куля – наскрізь кам’яна брила. Цілком імовірно, що збільшення питомої ваги гірських порід з глибиною сприяють домішки заліза. Адже ось базальт – він самий нижній, найважчий і найбагатший залізом шар земної кори. А в деяких місцях на денну поверхню виходять з ущелин в корі породи, що містять заліза більше, ніж базальт. Наприклад, темно-зелений мінерал олівін.

Вважають, що мантія до глибин в сотні кілометрів складається з порід типу олівіну. А шари мантії Землі, що лежать нижче, можуть містити ще більше важких металевих включень. Правда, серед земних порід не виявлено мінералів важче олівіну. Але в природі вони все-таки існують! Причому знайдені саме в метеоритах.

Ми називали досі метеорити небесним камінням. Подібне найменування не цілком строге. Не всі космічні гості – кам’яні, хоча таких і більшість. Приблизно кожен десятий з 500 метеоритів, що зберігаються в музеях всього світу, – залізний, а точніше залізонікелевий. Ще рідше зустрічаються залізокам’яні метеорити. Так ось: і ті й інші важче олівінових мінералів.

Було встановлено, що кам’яні метеорити, як дві краплі води, схожі за своїм складом на породи верхньої мантії. Важко встояти перед спокусою продовжити цю аналогію. А що якщо справді залізокам’яні метеорити являють собою речовину більш глибоких шарів мантії? У такому випадку природно припустити, що ядро складається з заліза і нікелю, подібно третьому типу метеоритів! Коротше, серце землі – не камінь. Ну, а коли так, то чому б метеоритам же не бути уламками планети земного типу? Не виключено, що це єдині свідки грандіозної космічної трагедії, що розігралася мільярди років тому…

А МОЖЕ БУТИ АСТЕРОЇД!

– Планетарна гіпотеза походження метеоритів мені здається неправдоподібною, – говорить Августа Костянтинівна Лаврухіна. – Посудіть самі. Уявімо, що зіткнулися два рівних космічних тіла, що мають поперечник Місяця (приблизно 3500 кілометрів) і щільність 3,3 грама на кубічний сантиметр. Розрахунок показує, що тепло, яке виділилося при зіткненні повинно було скласти 640 калорій на грам. А це означає, що температура речовини планет повинна була піднятися до 3200 ° за Цельсієм. Якби планети мали земні розміри (радіус близько 6000 кілометрів), то температура перевищила б 40 тисяч °. Речовина при таких температурах повинна випаруватися. Але навіть якщо вона просто розплавилася, то сильне нагрівання не могло не спричинити за собою різких змін у структурі метеоритної речовини. І це не сховалося б від проникливих очей космохіміка.

Але навіть не в цьому найбільша заковика. Вся штука в тому, що за кривими розпаду К40 та накопичення Аг40 можна досить точно розрахувати температурний режим всередині метеоритної речовини. Встановлено, що протягом всього життя метеорита його температура не перевищувала мінус 80°. У тіл ж місячних або земних розмірів середня температура вище на сотні і навіть тисячі градусів. Навіть у менших тіл, скажімо, радіусом в 385 кілометрів (розмір найбільшого астероїда – Церери), і то середня температура вище плюс 50 °. Лише поверхневі шари могли залишатися холодними.

Куди ж поділися внутрішні частини колосів, що зіткнулися? Чому вони досі майже не представлені серед метеоритів? І це не єдиний парадокс, який випливає з планетарної гіпотези походження метеоритів.

Більшість вчених схиляється до думки, що предками метеоритів були астероїди. Всі великі астероїди володіють кулястою формою, це говорить про те, що вони не є уламками планет. Зовнішня форма малих астероїдів, навпаки, неправильна, немов вони відкололися від великих космічних тіл. Час життя типового астероїда до зіткнення становить мільярд другий років. Протягом року в поясі астероїдів в результаті зіткнень утворюється близько мільярда тонн пилу і брил. Цього більше ніж достатньо, щоб засипати Землю існуючою кількістю «падаючих зірок».

Все ж і тут багато загадкового. Розміри астероїдів досить великі, щоб їх глибинна речовина розплавилася або вже у всякому разі сильно нагрілася, а це суперечить результатам дослідження метеоритів. Є у космохіміків і деякі інші заперечення.

З НЕБА НА ЗЕМЛЮ

Хто ж остаточно розповість нам історію походження метеоритів?

– Тільки експеримент, – відповідає Августа Костянтинівна.

Але над чим ставити ці експерименти? Тисяча з гаком метеоритів – весь запас музеїв і лабораторій. Отже, потрібні нові! А де їх взяти? Зробити самим! У нашій лабораторії ставляться зараз досліди і з штучними метеоритами. Ось один з наших експериментів.

У прискорювач поміщаються пакетики з щільним спресованим залізним порошком. Опромінюється речовина – модель залізного метеорита. Потік прискорених частинок імітує космічне випромінювання. Надаючи шару заліза різну товщину, ми отримуємо можливість дослідити, як залежить кількість космогенних ізотопів від розмірів і форми метеорита. А це дуже важливо. Маючи такі дані, вчені зможуть за ізотопним складом природних метеоритів судити про первинні розміри і форму, якими володіли космічні прибульці до вторгнення в атмосферу. Крім того, ми набуваємо цінні відомості про природу метеоритів, полегшується оцінка загальної кількості космічної матерії, що падає на Землю.

Автор: Лев Бобров.