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

поверхности жидкого металла, который составляет ее ядро. Литофильные элементы очень широко распространены в камнях на поверхности Земли; среди них – знакомые нам кремний, алюминий, кальций, натрий и магний.

Ядра планетезималей занимали около половины их общего объема. В разрезе ядро выглядело бы кружком, внутри которого заключена плотная масса расплавленной каменной породы. Процесс образования ядер общий для Земли и всех остальных планет: Меркурий, Венера, Марс и Луна тоже имеют железо-никелевые ядра. Расплавленные планетезимали, хоть они в сотни или тысячи раз меньше, по своей внутренней структуре не намного отличались от планет. Вокруг Солнца бесшумно обращались по своим орбитам большие и малые шары из металла и расплавленного камня.

Быстро рассеяв свое внутреннее тепло в окружающее пространство, расплавленные породы кристаллизовались. Прошедшие процесс дифференциации планетезимали затвердели, образовав слоистые, как луковицы, тела со слоями различной природы. Железо-никелевые ядра в центре миниатюрных миров кристаллизовались и образовали твердые формации, состоящие из металлических минералов. Такие породы изредка можно встретить на земной поверхности; там и здесь они усеяны богатыми серой пузырьками размером с монетку. Плотная оболочка каменной мантии, заключавшая в себе металлическое ядро, тоже охлаждалась и кристаллизовалась; в ней образовался целый ряд каменных минералов, хорошо знакомых нам и на Земле. Тонкий покров, окружающий самый внешний слой каменной мантии, составлял поверхность планетезимали – каменную кору. Итак, при движении изнутри наружу в структуре планетезимали наблюдается упорядоченная последовательность: металлическое ядро, заключенное в броню из каменной мантии, а сверху каменная кора.

После остывания планетезималей их геологическая история вовсе не заканчивалась. Многие из них разлетались на части вследствие катастрофических ударов и столкновений, обогащая нарождающуюся Солнечную систему множеством каменных обломков. Другим пришлось сбросить свои каменные мантии и обнажить металлические ядра в ходе скользящих столкновений. И в наши дни, спустя более четырех с половиной миллиардов лет, пояс астероидов все еще выбрасывает за свои пределы эти некогда расплавленные камни и некоторые из них падают на Землю как метеориты-ахондриты.

Металлические камни

Даже сегодня, когда мы окружены технологиями, которые еще несколько десятилетий назад показались бы настоящей магией, прикосновение к железному метеориту вызывает ощущение чуда: на ощупь они непривычно холодные и неожиданно тяжелые – примерно в два с половиной раза тяжелее земного камня таких же размеров. Тяжесть метеоритного железа даже сейчас продолжает меня поражать.

В середине XIX века французский геолог Адольф Буасс первым предположил, что железные метеориты по составу близки к глубинным недрам Земли. Он оказался прав: железные метеориты – это части расколотых на куски ядер прошедших дифференциацию планетезималей. Само их существование говорит о случившейся в прошлом катастрофе. Либо каменная мантия, заключавшая в себе ядро, была полностью сорвана и выброшена в пространство в результате длительной бомбардировки, либо вся планетезималь в целом была буквально вывернута наизнанку катастрофическим ударом другого тела, что и привело к выбросу железных осколков.

На первый взгляд железный метеорит выглядит как типичный небесный камень, покрытый черной, будто лакированной корой плавления. Но на срезе открывается характерная для железо-никелевых сплавов переливающаяся серебристая поверхность, усеянная маленькими желтоватыми сернистыми пузырьками. При полировке поверхность становится идеальным зеркалом. Чтобы убедиться в инородности железных метеоритов, нет нужды измерять их экзотический изотопный состав или анализировать их странные геологические характеристики.

Два основных минерала, из которых состоят железные метеориты – камасит и тэнит – представляют собой кристаллические смеси железа и никеля в различных пропорциях. У них одинаковый серебристый блеск, но вся красота узоров срастания этих двух минералов проявляется в ходе специальной химической процедуры, называемой «травлением». Когда на полированную поверхность железного метеорита наносится небольшое количество химической смеси концентрированной кислоты и спирта, эта смесь воздействует на камасит и тэнит в разной степени. Серебристый блеск каждого из них тускнеет и приобретает новый оттенок. Возникает изысканный сетчатый узор переплетающихся прожилок металлических минералов, который космохимики называют «видманштеттеновыми фигурами»1. Характерные игольчатые кристаллы камасита как бы пронизывают участки тэнита. Это уникальное геологическое явление встречается только в железных метеоритах. Известны кристаллы метеоритного тэнита размерами до метра – это говорит о невероятно медленном темпе охлаждения этих фрагментов ядра планетезимали на протяжении многих миллионов лет.

Когда я писал свою докторскую диссертацию, мне представилась счастливая возможность подвергнуть травлению полированную поверхность небольшого – размером с дыню – куска железного метеорита Кампо дель Сьело. И я никогда не забуду, как на поверхности металла, будто на поляроидном снимке, постепенно стали появляться древние видманштеттеновы фигуры – структура металлических кристаллов, образовавшаяся четыре с половиной миллиарда лет назад.

Еще одна любопытная особенность железных метеоритов – их магнетизм. В расплавленных металлических ядрах появлялись мощные магнитные поля, действие которых распространялось на тысячи или сотни тысяч километров вокруг. Когда ядра охлаждались и кристаллизовались, генерация сильных магнитных полей прекращалась, но следы действия магнетизма запечатлевались в металлических минералах ядра. Этот остаточный магнетизм сохранился по сей день – поэтому железные метеориты отклоняют стрелки компасов и прилипают к магнитам.

Недосягаемое ядро

Знания о глубоких недрах Земли мы в основном получаем из анализа ее сложного магнитного поля, гравитационных характеристик и исследования землетрясений. Земля обладает сильным магнитным полем, происхождением которого она обязана своему частично жидкому металлическому ядру; наша планета слишком тяжела и ее гравитационное поле слишком сильно, чтобы она могла целиком состоять из твердых скальных пород. Стало быть, в недрах Земли должна существовать область крайне высокой плотности, и проще всего представить себе, что это массивное металлическое ядро. Наиболее подробную информацию о недрах Земли дают землетрясения: происходя вблизи земной поверхности, они посылают сейсмические волны вглубь планеты, и, наблюдая, как эти вибрации отражаются и рикошетируют от различных геологических слоев, мы получаем подробную картину распределения физических характеристик мантии и ядра.

Магнетизм, гравитация и сейсмичность – мощные инструменты зондирования самых глубоких областей нашей материнской планеты. Но их возможности не идут ни в какое сравнение с той информацией, которую мы получили бы, если бы имели в своем распоряжении кусочек вещества земного ядра и могли бы подвергнуть каждую его частичку детальному изучению в лаборатории. Это произвело бы настоящую революцию в нашем понимании родной планеты. Однако ядро Земли находится у нас под ногами на глубине почти в 3 000 километров, и поэтому абсолютно недостижимо. Сможем ли мы добраться до столь глубоких областей планеты когда-нибудь в далеком будущем? Думаю, что это невозможно, и все-таки – а вдруг?

Пока этот день не настал, железные метеориты для нас единственный способ прикоснуться к веществу из центрального ядра планетарного тела. Разрезая на части и подробно исследуя в лаборатории осколки ядер планетезималей (таких как метеорит Кампо дель Сьело), мы