Метеориты

Метеориты — это космические тела, падающие на Землю. Они представляют собой своеобразные «капсулы времени», которые позволяют нам изучать историю формирования Солнечной системы, не покидая пределы родной планеты. Кроме того, благодаря метеоритам ученые часто получают ценные сведения о составе других планет и спутников, а также о происходящих на них процессах. Однако падения метеоритов на Землю может не только представлять интерес для науки, но и нести определенную опасность для людей. В этой статье мы поговорим о главных характеристиках и типах метеоритов, разберем самые известные падения и их последствия, а также приведем несколько интересных фактов об этих загадочных «космических путешественниках».

Что такое метеориты: определение

Термин «метеорит», как и все его производные, происходит от древнегреческого слова «метеорос» («μετέωρος») — «парящий в воздухе». Это наименование позднее было заимствовано латинским языком — «meteorum», что переводится как «небесное явление». Интересно, что в современном греческом языке закрепилось архаичное название «аэролит» («αερόλιθος») — так до середины XIX века называли метеориты и в России.

С научной точки зрения метеориты — это космические объекты, достигающие поверхности как Земли, так и любой другой планеты или ее спутника. Но в этой статье мы сконцентрируемся именно на земных метеоритах. Большинство из них прилетают к нам из пояса астероидов и представляют собой остатки «строительного материала» ранней Солнечной системы. Их размер находится в диапазоне от нескольких микрометров до 30 метров, более крупные фрагменты переходят уже в категорию астероидов. Выделяют три стадии существования метеоритов:

• метеороиды — объекты, которые движутся по орбите вокруг Солнца и постепенно смещаются к Земле;
• метеоры — объекты, которые входят в атмосферу планеты и частично или полностью сгорают в ней из-за силы трения (кинетическая энергия преобразуется в тепловую);
• метеориты — остаточный материал метеоров, которые сгорают не полностью и падают на поверхность Земли.

Отметим, что не все найденные на Земле метеориты в начале своего пути были метеороидами. Некоторые из них представляют собой осколки других небесных тел: Луны, Марса и астероида Веста. Вероятно, на нашу планету падают метеориты и из других источников, однако установить прямую связь их с этими источниками пока не удалось.

История исследования метеоритов

Метеориты были открыты еще в древние времена и уже тогда стали важной частью культуры и мифологии. На территории Египта было найдено несколько бусин из метеоритного железа, датированных 3200 годом до нашей эры. В античности метеориты считались даром богов и служили объектами поклонения. На Руси, уже после принятия христианства, метеориты называли «змиями небесными». На месте падений метеоритов часто строили храмы, а их обломки включали в фундамент, подчеркивая особую значимость чудесного знамения.

В XVIII веке, в разгар эпохи Просвещения, люди стремились дать рациональное объяснение неизвестным явлениям. В соответствии с концепцией Исаака Ньютона космическое пространство считалось пустым, так как обратное противоречило бы законам гравитации (в действительности противоречия нет, так как метеороиды имеют ничтожно малую массу, которой можно пренебречь при расчетах). Общепринятой была модель, согласно которой ничто не может падать с неба, кроме вулканических выбросов и предметов, подхваченных сильным ветром. Парижская академия наук объявила сообщения о метеоритах выдумками крестьян. А черная корка на краях камней, представленных в качестве доказательства реальности падения небесных тел и являющаяся на самом деле результатом нагрева метеорита при проходе через атмосферу, объяснялась якобы ударами молний в горные породы.

Первым, кто поспособствовал изменению ситуации, стал немецкий физик Эрнест Хла́дни. В 1794-м году он выпустил книгу, в которой представил научное обоснование космического происхождения метеоритов. Он заключил, что их необычный состав и структура не могут быть объяснены известными земными процессами. Первоначально гипотезу Хладни восприняли с насмешками, однако дальнейшие исследования подтвердили ее справедливость, и в конце концов она была принята научным сообществом. Таким образом, был выделен новый раздел науки — метеоритика.

Процесс падения метеоритов на Землю

Метеороиды входят в земную атмосферу как минимум на второй космической скорости, необходимой для движения по гелиоцентрической орбите, — 11,2 км/с. Планетарные метеориты могут двигаться с меньшей скоростью, однако гравитация Земли все равно разгоняет их до обозначенного показателя. Если же объект движется быстрее скорости убегания из Солнечной системы (42 км/с), гравитационное поле нашей планеты не оказывает на него влияния, и он выходит на орбиту вокруг центра галактики.

Из-за столь высокой скорости движения метеороиды испытывают колоссальное сопротивление воздуха. Разогреваясь до температуры около 1500 °C, они вспыхивают и разрушаются на несколько частей. Достаточно крупные фрагменты, ставшие яркими метеорами, преодолевают верхние слои атмосферы и существенно замедляются в тропосфере. В этот момент они уже классифицируются как метеориты. В зависимости от массы метеоритов конечная скорость их падения может быть в диапазоне от 30 м/с до 4 км/с.

Внешние признаки метеоритов

Свои основные внешние признаки метеориты приобретают во время прохождения через атмосферу. Под воздействием высокой температуры у них образуется темная оболочка — кора плавления. Кроме того, из-за трения воздуха возникает «сверлящий» эффект, и на их поверхности остаются небольшие вмятины — регмаглипты. Как правило, они имеют овальную, округлую или многоугольную формы. Глубина и диаметр подобных образований варьируются от нескольких миллиметров до пары сантиметров.

Классификация метеоритов по составу

Традиционным и основным способом классификации метеоритов является разделение на группы по составу. Всего по этому признаку выделяют три типа метеоритов.

• Каменные. Это самый популярный тип, охватывающий порядка 85% всех падающих на Землю метеоритов. Абсолютное большинство каменных метеоритов представляют собой хондриты, сформировавшиеся из частиц пыли в ранней Солнечной системе. Состав большинства из них представлен минералами: силикатами, образующими зернистую структуру (хондры), фосфатами и сульфидами. Менее 10% каменных метеоритов приходится на ахондриты. Это марсианские и лунные метеориты, состоящие из базальтов. Считается, что метеориты этого подтипа потеряли хондры из-за плавления, вызванного падением крупных небесных объектов.
• Железные. Метеориты этого типа достаточно редкие, их общая доля не превышает 6%. Как правило, они состоят из сплавов железа и никеля (камасита или тэнита), известных как метеоритное железо. Исходя из особенностей состава, они отличаются повышенной массой, которая может достигать нескольких десятков тонн. Считается, что железные метеориты представляют собой осколки ядер древних, давно разрушенных из-за столкновений, астероидов. Метеориты с высокой долей содержания железа обладают магнетизмом — хранят остатки магнитного поля в котором они формировались.
• Железо-каменные. Еще одна редкая группа, на которую приходится около 9% от общего количества метеоритов, подразделяется на паласситы и мезосидериты. Паласситы возникли при разрушении ядер и мантий протопланет в ранней Солнечной системе. Их состав представлен в основном оливином (силикатом магния и железа) и метеоритным железом. Мезосидериты сформировались в результате столкновений крупных астероидов. Они отличаются примерно равными долями силикатов и металлов в своем составе. Это невероятно редкий подтип — на Земле найдено немногим более 200 мезосидеритов.

Другие категории метеоритов

Мы уже упомянули о том, что метеориты разделяют по происхождению, что также соотносится с их химическим составом. Вторая распространенная классификация выделяет категории метеоритов по размеру. Объекты, размер которых не превышает 1 миллиметра, относятся к микрометеоритам. Они представляют собой частички космической пыли массой от 10^-9 до 10^-4 граммов. Считается, что они являются составными частями хвостов комет, захваченных гравитационным полем Земли. Объекты размером от 1 миллиметра до 30 метров относятся к обычным метеоритам.

Методы обнаружения метеоритов

Так как метеороиды имеют весьма скромные по космическим меркам размеры, современные технологии не позволяют обнаружить их даже на небольшом отдалении от Земли. Зафиксировать их потенциальное падение можно только на стадии метеоров — ярких вспышек в земной атмосфере. Наиболее эффективными методами являются радиолокационный и фотографический. Радиолокаторы регулярно отправляют импульсы в небо и, принимая отраженные волны, могут с высокой степенью точности определить расстояние до космического объекта. При фотографическом методе производят анализ спектра вспышки, по которому можно определить скорость движения и состав космического тела, а также оценить вероятность его падения на Землю.

На основании показателей датчиков и сообщений очевидцев можно сузить область поиска обломков. Нередко существенную помощь оказывают снимки с орбитальных спутников. Если предполагаемая точка падения находится в труднодоступной местности, для поиска используют самолеты или беспилотные летательные аппараты. В остальных случаях в зоны падения выезжают профессиональные и любительские бригады, которые внимательно осматривают окружающую местность и ищут следы столкновения. Для поиска массивных железных метеоритов, которые могут проникнуть глубоко в почву, часто используют металлодетекторы.

Следы внеземной органики в метеоритах

Обломки древних астероидов Солнечной системы зачастую содержат органические молекулы, в том числе углеводородные и азотистые соединения, а также карбоновые кислоты. Обнаружение следов этих элементов является прямым свидетельством химической эволюции, которая происходила в твердых телах 4,5 млрд лет назад. По одной из гипотез органика, занесенная на Землю метеоритами, могла послужить исходным материалом для возникновения жизни, однако неопровержимых доказательств этого факта пока нет.

Известные метеориты и их значение

Метеоритам присваивают названия в честь городов, поселков или регионов, рядом с которыми они упали. На сегодняшний день исследователи и обычные люди нашли более 60 000 метеоритов в разных частях мира. Мы с вами рассмотрим несколько наиболее известных метеоритов.

• Гоба. Крупнейший среди всех известных земных метеоритов был найден в 1920 году неподалеку от фермы Гоба-Уэст в Намибии. Это железный метеорит размером 2,7 x 2,7 x 0,9 метров, масса которого составляет 60 тонн. Несмотря на то, что фрагмент нашли в XX веке, он упал на Землю около 80 000 лет назад. Гоба является национальным памятником Намибии. Он расположен в специально созданном для него туристическом центре и находится под постоянной охраной от вандализма.

• Альенде. Этот метеорит также является самым крупным, но уже среди хондритов. Ночью 8 февраля 1969-го года многие жители Мексики увидели в небе светящийся огненный шар, вспышка от которого осветила небо на сотни километров. Метеорит нашли в муниципалитете Альенде в мексиканском штате Чиуауа. Предположительно, изначально он достигал нескольких метров в длину, однако в атмосфере рассыпался на множество осколков, которые упали в области площадью 400 км². В течение первых 25 лет после падения было собрано порядка 3 тонн фрагментов Альенде, однако их находят и по сей день. Изучение Альенде и подобных ему метеоритов позволило определить возраст Солнечной системы — 4,5 млрд лет.

• Алан Хиллс А81005. В 1982-м году в горах Антарктиды нашли метеорит, который впервые в истории признали лунным. Формально этим статусом должен обладать Ямато 791197, однако его лунную принадлежность установили только в 1984-м году. Метеорит представляет собой маленький осколок диаметром 3 сантиметра с небольшими вкраплениями белых кристаллов. Анализ показал, что кристаллы состоят в основном из кальцийсодержащего минерала анортита — составной части лунных реголитов.
• Алан Хиллс 84001. В тех же антарктических горах в 1984-м году был обнаружен ахондрит размером 15 x 10 x 8 сантиметров и массой 1,9 килограммов. В то время ученые только научились определять марсианское происхождение метеоритов, и 84001 оказался одним из них. В 1996-м году метеорит вызвал настоящую сенсацию — было объявлено, что в нем обнаружили окаменелости микроорганизмов. Однако последующие исследования показали отсутствие убедительных доказательств. В заключении 2022-го года было сказано, что органические вещества появились в процессе гидротермальных изменений марсианских пород 4 млрд лет назад.

Крупные метеориты, упавшие в России

На территории России за последние 250 лет было найдено чуть более 100 фрагментов метеоритов. Это совсем немного, учитывая колоссальную площадь нашей страны. Сложности добавляют неблагоприятные условия для поисков во многих областях Сибири и Дальнего Востока. Мы с вами рассмотрим три наиболее резонансных случая:

• Тунгусский метеорит. В 1908 году произошло одно из самых загадочных метеорных явлений за всю историю наблюдений. В небе над Енисейской губернией (Красноярским краем) возник огромный огненный шар, после чего прогремел оглушительный взрыв. Мощнейшая ударная волна привела к тому, что в бассейне реки Подкаменная Тунгуска на территории площадью более 2 000 км² были повалены деревья. Если бы метеорит упал над городом, это привело бы к катастрофическим разрушениям. При этом многочисленные последующие экспедиции не обнаружили ни ударного кратера, ни каких-либо следов небесного тела. Считается, что Тунгусский метеорит был каменным астероидом диаметром порядка 60 метров, который на огромной скорости прошел через атмосферу Земли «по касательной», и после взрыва вернулся на гелиоцентрическую орбиту.
• Витимский болид. В сентябре 2002-го года метеороид массой порядка 160 килограммов вошел в атмосферу над Иркутской областью, после чего упал в тайге неподалеку от поселка Витимский. Очевидцы события сообщали, что свечение было настолько ярким, что на него было больно смотреть. Перед падением произошел взрыв мощностью 200 тонн в тротиловом эквиваленте, ставший причиной масштабного лесного пожара. Лишь спустя год одна из экспедиций обнаружила на месте падения космическую пыль. Происхождение Витимского болида до сих пор не установлено. По одной из версий, он является частью разрушенного ядра кометы.
• Челябинский метеорит. Утром 15 февраля 2013-го года жители Челябинской области наблюдали в небе яркий огненный шар. В атмосферу вошел весьма крупный метеороид диаметром около 20 метров и массой порядка 9 000 тонн. На высоте 30 километров космический объект взорвался — свет метеора был ярче, чем Солнце, а мощность взрыва составила примерно 450 килотонн в тротиловом эквиваленте. Взрывная волна повредила несколько тысяч зданий, за медицинской помощью обратилось больше 1 500 человек, получивших порезы от выбитых стекол. Самый крупный фрагмент Челябинского метеорита нашли в озере Чебаркуль — его масса превысила 650 килограммов.

Крупные ударные кратеры на Земле

• Вредефорт. Крупнейший ударный кратер на Земле находится в Южной Африке. Он образовался в результате падения астероида диаметром 15 километров, которое произошло более 2 млрд лет назад. Сразу после катаклизма диаметр Вредефорта составлял около 300 километров, сегодня же из-за эрозии пород от купола кратера осталось лишь небольшое кольцо диаметром 70 километров.

• Садбери. Второй по размеру ударный кратер Земли находится в Канаде. Определить его ударное происхождение удалось только в 1970-х годах. Кратер диаметром 248 километров образовался 1,85 млрд лет назад. В 2014-м году геологи организовали масштабную экспедицию, по результатам которой они сделали вывод, что кратер был вызван падением на Землю кометы, а не астероида, как считалось ранее.
• Чикшулуб. Тройку крупнейших ударных кратеров планеты замыкает Чикшулуб, образованный на современной территории Мексики 66 млн лет назад. Первоначальный диаметр кратера оценивается в 180 – 200 километров. Главная особенность кратера заключается в том, что большая его часть скрыта на дне Мексиканского залива, что значительно осложняло его обнаружение. Ударное происхождение воронки было подтверждено только в 1990-м году.

Интересные факты о метеоритах

• Земля также является источником метеоритов для других небесных тел. В результате прошлых столкновений с крупными астероидами в космическое пространство выбрасывались фрагменты расплавленных пород — тектиты. Некоторые из них возвращались на Землю, тогда как другие преодолевали гравитацию нашей планеты и достигали Луны.
• Первый метеорит за пределами Земли был найден в 1969-м году. Во время миссии на Луну «Аполлон-12» астронавты собрали множество образцов грунта, один из которых имел необычную природу. Исследования на Земле показали, что фрагмент диаметром несколько миллиметров является хондритом, образовавшимся за пределами орбиты Юпитера.

• В 2007-м году в Перу упал метеорит, образовавший 30-метровый кратер, из которого начал бить фонтан кипящей воды. Жители местной деревни, которые пришли посмотреть на событие, получили серьезные отравления. Это было вызвано тем, что метеорит расплавил содержащиеся в коре опасные токсины и выпустил на поверхность грунтовые воды, загрязненные мышьяком.

Вопрос-ответ

Что такое метеориты?

Метеориты — это космические объекты диаметром до 30 метров, падающие на земную поверхность.

Были ли случаи попадания метеоритов в людей?

На данный момент нет ни одного подтвержденного случая прямого попадания метеорита в человека, однако вызванные ими разрушения нередко приводили к получениям серьезных травм.

Чем отличается метеорит от метеора?

Метеором называют космический объект, который вспыхивает из-за силы трения атмосферы. Метеориты же не только достигают Земли, но и падают на ее поверхность.

Из чего состоят метеориты?

Большинство метеоритов состоит из силикатов и сплавов железа и никеля (метеоритного железа).

Какие бывают метеориты?

Метеориты бывают каменными, железными и железо-каменными.

Что такое метеоритный дождь?

Метеоритный дождь — это явление, при котором крупный космический объект разрушается в атмосфере Земли и множество осколков падают на поверхность.

Чем отличается комета от метеорита?

Кометы — это каменно-ледяные небесные тела, которые двигаются по вытянутой гелиоцентрической орбите, а метеориты представляют собой каменные и железные объекты, которые падают на Землю.

Изображение на обложке: Freepik