Метеоритный ливень над Уралом
М.А.Назаров
Г
рандиозныи метеоритный дождь 15 февраля 2013 г. в Челябинской обл. вызвал широкий резонанс в средствах массовой информации всего мира. Это было первое метеоритное падение, которое привело к масштабным разрушениям [1]. Оно стало причиной широкого обсуждения проблемы, имевшей ранее скорее теоретический характер, — вопроса о космической угрозе существования нашей цивилизации. Для российских СМИ челябинское событие вообще стало некоторым откровением. После падения метеорита Стерлитамак в Башкирии 17 мая 1990 г. на территории РФ не зафиксировано никаких метеоритных падений, образцы которых были бы собраны. Такая пауза удивительна, так как с 1900 г. средняя частота собираемых падений метеоритов на территории нашей страны довольно выдержана и составляет один случай в два-три года.
По имеющимся оценкам, на входе в атмосферу скорость метеорита Челябинск составляла 19 км/с [2], масса — порядка 10 тыс. т [3], размер в поперечнике — около 18—20 м [4], а кинетическая энергия — около 440 кт ТНТ (тринитротолуола). Полагается, что это самое крупное космическое тело, которое столкнулось с Землей со времен Тунгусской катастрофы 1908 г. Падения такого масштаба происходят один раз в 60—100 лет [1].
© Назаров М.А., 2014
Михаил Александрович Назаров, доктор геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией метеоритики Института геохимии и аналитической химии им.В.И.Вернадского РАН. Область научных интересов — метеоритика, кос-мохимия.
Две трети собранных фрагментов метеорита Челябинск состоят из светлых силикатных сферических образований — хондр (рис.1, 2,а). Они составляют примерно 60% и хорошо различимы в матрице, сложенной мелкими обломками хондр и минеральных зерен (рис.3). Таким образом, по вещественному составу метеорит представляет собой обыкновенный равновесный хондрит [6]. Средний размер хондр около 0.9 мм. Крупные хондры характерны для хонд-
Рис.1. Главная масса метеорита Челябинск (вес 540 кг) в Челябинском краеведческом музее [5].
Рис.2. Светлая (а) и темная (б) составляющие хондрита Челябинск
Рис.3. Колосниковая хондра в метеорите Челябинск. Проходящий свет, николи скрещены.
Рис.4. Каплевидные металл-сульфидные выделения в темной компоненте метеорита.
ритов химической группы Ы. Хондровое стекло девитрифи-цировано (раскристаллизова-но). Главные минералы — силикаты оливин и ортопироксен. Под микроскопом в оливине наблюдаются мозаичное погасание и плоскопараллельные трещины (планарные структуры). Присутствуют единичные зерна авгита и клинобронзита. Маленькие (<50 мкм) ксеноморф-ные зерна полевого шпата обычно имеют волнистое погасание. Рудные фазы — трои-лит РеЭ (4 об./6) и Ре№-металл (1.3 об./6) — встречаются в виде выделений неправильной формы и часто образуют сростки. Акцессорные (второстепенные) минералы — хромит, ильменит, апатит, мерриллит, самородная медь. Примерно треть собранных фрагментов представляют собой брекчии (рис.2,б), состоящие из почерневших хондритовых обломков в тонкозернистой ударно-расплавной матрице. Силикатные минералы обломков рассечены неправильными или плоскопараллельными трещинами, заполненными тончайшими прожилками троилита и металла, которые и обусловливают их почернение. Рас-плавная матрица сложена идиоморфными микронными зернами оливина, расположенными в криптокристаллической массе. В ней также присутствуют и более крупные оливиновые обломки. Некоторые темные обломки метеорита практически полностью состоят из расплавной матрицы и содержат металл-сульфидные шарики (рис.4). Отличительная особенность матрицы — присутствие хорошо оформленного и полностью изотропного полевого шпата.
И в темных, и в светлых обломках наблюдаются тонкие жилы «ударного расплава» (см. рис.2,а). Но, по-видимому, они рассекают только крупные хондритовые класты и не продолжаются в тонкозернистую расплавную матрицу. Фрагменты смешанного состава (состоящие из светлого и темного материала) редки. Это позволяет предположить, что темная компонента была представлена карманами и включениями в метеорите и дробление метеоритного тела происходило в основном по границам этих составляющих.
Низкие содержания металла (по результатам измерения магнитной восприимчивости) [7] и химический состав минеральных фаз подтверждают принадлежность метеорита Челябинск к группе LL. Незначительные вариации химического состава минералов, хондритовая структура, присутствие единичных зерен клинобронзита и редких ксено-морфных выделений плагиоклаза при преобладании ортопироксена, а также девитрификация стек-
ла определяют 5-й петрологический тип метеорита [4]. Мозаичное погасание оливина, развитие планарных элементов, частично изотропные зерна плагиоклаза и отсутствие фаз высокого давления указывают на умеренную степень ударного метаморфизма - S4 (Р = 25-35 ГПа)
Безусловно, падение метеорита Челябинск — самое крупное в мире падение хондрита типа LL. Общая масса собранных обломков, включая наибольший, 540-килограммовый фрагмент, составляет около 1 т (см. рис.1). До челябинского события в этой группе хондритов лидировал метеоритный дождь Княгиня, выпавший 9 июля 1866 г. в Австро-Венгрии (ныне Закарпатская обл. Украины). Тогда собрали около 500 кг обломков (наибольший — 293 кг). Почти все образцы экспонируются в Венском музее естественной истории.
На территории России падений LL хондритов вообще не наблюдалось. Однако не следует думать, что по количеству собранного материала метеоритный дождь Челябинск превосходит все известные события такого рода. Наиболее крупным был метеоритный дождь Jilin (хондрит Н5), выпавший 8 марта 1976 г. в Китае. Общая масса собранных образцов составила более 4 т, вес самого большого фрагмента — 1.8 т. Да и падение хондрита Царев (L5) 6 декабря 1922 г. на территории нынешней Волгоградской обл. не сильно уступает челябинскому событию (собрано 1225 кг, самый большой фрагмент — 400 кг). Большую роль, с научной точки зрения, конечно, сыграл метеоритный дождь Allende (CV3), прошедший 8 февраля 1969 г. в Мексике. Там было собрано более 2 т образцов. Исследованию этого хондрита посвящено огромное количество научных работ, которые заложили основу нашего понимания самых ранних этапов истории Солнечной системы.
Среди железных метеоритов выделяется железный дождь Сихотэ-Алинь (12 февраля 1947 г.) в Приморском крае. Здесь было собрано несколь-
ко десятков тысяч обломков общим весом более 20 т (самый крупный — 1.7 т). А среди метеоритных находок непревзойденный рекордсмен — железный метеорит НоЬа в Намибии, вес которого составляет 60 т.
Количество собранного материала не связано на прямую с кинетической энергией и размерами метеоритного тела на входе в атмосферу, оно зависит от многих факторов, включая и механические свойства метеороида. Так, например, от самого мощного в истории цивилизации Тунгусского падения сохранились только геохимические следы [8]. Тем не менее следует отметить, что не существует никаких данных об энергетике перечисленных выше крупных падений, так как в те времена еще не была налажена система спутниковых наблюдений. Если оценки массы Челябинского тела на входе в атмосферу корректны [1 — 3], то за счет распыления и испарения оно потеряло в атмосфере почти 99.99% первоначальной массы. Такие потери исключительно высоки, поскольку обычно метеоритные тела при абляции теряют около 80—90% первичной массы [9].
Необычно и распределение фрагментов метеоритного дождя Челябинск вдоль проекции траектории движения болида. Наблюдаются провалы между местом выпадения мелких обломков в районе поселков Депутатский, Еманжелинка и Первомайский (примерно в 40 км к югу от Челябинска) и озером Чебаркуль, где произошло падение главной массы (рис.5). В области рассеяния метеоритных дождей, как правило, не наблюдается таких разрывов. Вероятно, эта особенность связана со спецификой дробления, механическими свойствами и текстурой данного метеорита. Интересно, что проекция траектории движения болида, полученная на основании распределения на местности найденных фрагментов, отличается от реконструированной по камерам видеонаблюдения [10]. Это различие вряд ли связано с ветровым разносом ме-
60° 60.2° 60.4° 60.6° 60.8° 61° 61.2° 61.4° 61.6° 61.8°
Рис.5. Проекция траектории Челябинского болида, построенная по распределению обломков на местности и по камерам видеонаблюдения (голубая линия) [10].
теоритных фрагментов, приводящим, как правило, к уширению и искривлению шлейфа в области выпадения мелких обломков. Проекция траектории, построенная по распределению обломков, представляется более правильной.
Необходимо отметить, что метеоритный дождь выпал зимой на снежный покров толщиной 50—70 см. Такие падения многочисленных метеоритных обломков на снег раньше никогда не наблюдались. Места падения легко опознавались по круглым отверстиям, переходящим в столбики смерзшегося снега (фирна), на нижнем конце которых сидели мелкие метеоритные кусочки (рис.6). Фирн скорее всего образовался в результате перекристаллизации снега при внедрении в него теплых обломков. Фрагменты размером в несколько сантиметров проникали в снежный покров на глубину 20— 40 см, в то время как более крупные куски находились непосредственно на поверхности мерзлого грунта. Почти все обломки покрыты тонкой, черной или коричневой корой плавления, на которой в ряде случаев наблюдаются следы сдува расплава — расходящиеся лучистые структуры или валики. Наличие хорошо развитой коры плавления оз-
Рис.6. Столбик фирна, на конце которо го виден черный обломок метеорита.
начает, что дробление Челябинского болида происходило в высоких слоях атмосферы и образовавшиеся фрагменты еще не потеряли скорости, достаточной для формирования коры плавления. Только редкие куски имеют свежие сколы, почти непокрытые такой коркой.
РЬ—РЬ-методом был определен возраст темной компоненты. Он составил 4.54 млрд лет и оказался самым древним из всех известных возрастов LL хондритов. Это позволило предположить, что родительское тело метеорита Челябинск образовалось и испытало крупное соударение в течение первых 10 млн лет истории Солнечной системы
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.