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

образовались в разных областях Луны с интервалом в миллиарды лет. Как же могло случиться, что базальтовые и анортитовые фрагменты оказались вместе в одном камне? Частичный ответ на этот вопрос дает присутствие в необыкновенном метеорите третьего компонента: вулканического стекла.

Когда раскаленная докрасна жидкая каменная порода охлаждается, в ней образуются минералы, и от скорости ее охлаждения зависят размеры возникающих при этом кристаллов. Если жидкость охлаждается медленно, вырастают большие кристаллы; в быстро остывающей жидкости кристаллы образуются маленькие. При достаточно быстром охлаждении расплавленного камня происходит закалка: вещество почти мгновенно переходит из жидкого состояния в твердое. При этом у атомов не остается времени на упорядочение и аккуратное распределение с образованием организованной структуры. В их хаотическом расположении как бы заморожена бесструктурность, свойственная расплавленному состоянию. Таким в высшей степени беспорядочным расположением атомов и отличается материал, который геологи называют вулканическим стеклом. На Земле быстрое охлаждение случается только в аномальных условиях, поэтому природное вулканическое стекло – большая редкость. А вот на Луне, оказывается, оно встречается повсеместно.

Вулканическое стекло в метеорите Аллан Хиллс 81005 образовалось, когда в лунную поверхность врезался небесный камень со скоростью, во много раз превышавшей скорость вылетающей из ствола пули. При сверхзвуковых ударах поверхностям передается огромная энергия – при большой массе камня ее оказывается достаточно, чтобы превратить твердые скальные породы в жидкость за долю секунды. И, так как у Луны нет атмосферы, защищающей ее от бомбардировки или хотя бы замедляющей скорость случайно попавшихся ей на пути камней, она в полной мере испытывает на себе мощь их ударов. При образовании камня Аллан Хиллс 81005 потоки жидкой породы, разогретой до тысячи и более градусов Цельсия, подобно докрасна раскаленным щупальцам, обтекали обломки материала, составлявшего «земли» и «моря»; при быстром остывании они закаливались и образовывали то самое вулканическое стекло, которое мы видим. Можно сказать, что внутри этого метеорита размером с грецкий орех записана история процессов хаоса и разрушения, миллиарды лет назад происходивших на лунной поверхности.

Содержащиеся внутри Аллан Хиллс 81005 фрагменты веществ, составляющих terrae и maria, сформировались похожим образом. При ударе основная масса каменной породы нагревается все же недостаточно и не плавится, а раскалывается на куски – осколки, «шрапнель» размерами от здоровенных булыжников до мелкой пылевой взвеси. Эти обломки гигантской завесой выбрасывались в лунное небо и падали обратно на поверхность, покрывая ее хаотически распределенным покровом, иногда ложащимся за тысячи миль от родительского ударного кратера. Так и получилось, что вещества с разных участков поверхности Луны смешивались друг с другом – анортитовые фрагменты, характерные для terrae, оказывались на одних участках с базальтом «морей», а базальтовые фрагменты из «морей» оседали на terrae. Когда скальная порода испытывает столь сильный удар, она претерпевает так называемый «ударный метаморфизм», подвергаясь давлению, во много сотен тысяч раз превышающему атмосферное давление на поверхности Земли. За малые доли секунды структура минералов внутри камня меняется, тем самым «записывая» в себе информацию об испытанных гигантских давлениях. Вся поверхность Луны изрыта ударными кратерами, от гигантских до микроскопических; время от времени эти удары вышвыривали куски камня с поверхности Луны настолько далеко, что обратно они уже не возвращались. Один такой камень случайно попал на Землю и упал на Восточно-антарктический ледяной щит, где люди нашли его и назвали Аллан Хиллс 81005.

Между 1969 и 1972 годами астронавты проекта Apollo собрали на Луне и доставили на Землю более 350 килограммов камней; еще несколько сот граммов лунных пород в период с 1970 по 1976 год было уложено в контейнеры советских автоматических станций серии «Луна». Камни, доставленные прямо с поверхности Луны людьми и роботами, ценны для науки по двум основным причинам: во-первых, они не подвергались разрушительному воздействию земного выветривания, а во-вторых, мы точно знаем, в какой именно точке лунной поверхности они образовались.

А вот по тем кусочкам Луны, которые долетели до Земли в виде метеоритов, невозможно догадаться о точном месте их происхождения. Чтобы они смогли преодолеть притяжение гравитационного поля Луны, их должно было выбросить из кратера поперечником по меньшей мере в несколько километров. Сотни тысяч таких кратеров беспорядочно разбросаны по лунной поверхности, и любой из них мог быть местом рождения лунного метеорита.

На момент написания этого текста найдено чуть больше 400 лунных метеоритов. Один из них, названный Ямато 791197, вообще-то был найден в Антарктике за три года до Аллан Хиллс 81005, но то, что он прилетел с Луны, стало ясно только после установления лунного происхождения последнего.

Все известные сейчас лунные метеориты относятся к «находкам». Никто пока не наблюдал падающего с неба камня с Луны.

* * *

А космохимики только и ждут первого падения лунного камня. Так что теперь, глядя темной ночью на нашу сияющую на небе космическую соседку, будьте предельно внимательны – вдруг вы увидите, как кусочек ее несется к Земле в виде метеорита.

С поверхности астероидов каменные обломки выбрасываются таким же образом, как и с Луны: в результате ударов. У крошечных по сравнению с планетами и Луной астероидов гравитационное поле слабое, поэтому для того, чтобы выбросить вещество за его пределы, не требуется столкновение вселенских масштабов. И если эти выброшенные каменные фрагменты окажутся в «люке Кирквуда» или случайно выйдут на подходящую орбиту их путешествие в межпланетном пространстве может когда-нибудь окончиться на Земле.

Люди на астероидах пока не высаживались, но вместо них туда уже отправлялись автоматические космические миссии. На сегодняшний день состоялись их сближения с семнадцатью разными астероидами, от крохотного Итокава (-500 м в поперечнике – размером примерно с цепь из двадцати пяти двухэтажных автобусов) до самого крупного, Цереры (которую многие ученые считают «карликовой планетой»). На Землю переданы подробные фотоснимки поверхности этих астероидов.

Когда я пишу эту книгу, космические аппараты Hayabusa-2 и OSIRIS -REx, запущенные Агентством аэрокосмических исследований Японии (JAXA) и NASA соответственно, исследуют еще два астероида. На борту корабля Hayabusa-2 уже находится вещество с поверхности астероида Рюгу, которое будет доставлено на Землю в конце 2020 года[4], a OSIRIS-REx принесет нам первичное вещество Солнечной системы с астероида Бенну в конце 2023-го. Обе миссии сфотографировали поверхности своих астероидов с близкого расстояния. Для астрономов XIX века астероиды были только движущимися по небу слабыми звездообразными световыми точками; не существовало никакого способа увидеть их вблизи. Эти ученые так и не узнали, насколько прекрасны объекты их исследования. Нам посчастливилось жить в историческую эпоху прямого изучения тел Солнечной системы, и мы увидели несколько малых планет во всей красе.

Астероиды могут быть самой разнообразной формы: почти круглые, похожие