|
Почему в метеоритах, меньше воды, чем в астероидах
|
|
|
|
Многое из того, что ученые знают о ранней Солнечной системе, связано с метеоритами — древними камнями, которые путешествуют в космосе и выдерживают огненное падение в атмосфере Земли. Среди метеоритов один тип — углистые хондриты — выделяется как самый примитивный и дает уникальную возможность заглянуть в детство Солнечной системы.
|
|
|
|
Углеродистые хондриты богаты водой, углеродом и органическими соединениями. Они "гидратированы", что означает, что они содержат воду, связанную с минералами в породе. Компоненты воды заключены в кристаллические структуры. Многие исследователи полагают, что эти древние породы играли решающую роль в доставке воды на Землю на ранних этапах ее развития.
|
|
|
|
До столкновения с Землей камни, путешествующие в космосе, обычно называли астероидами, метеороидами или кометами, в зависимости от их размера и состава. Если кусочек одного из этих объектов долетит до Земли, он станет "метеоритом".
|
|
|
|
Наблюдая за астероидами в телескопы, ученые знают, что большинство астероидов содержат много воды и углерода. Модели предсказывают, что большинство метеоритов — более половины — также должны быть углеродистыми. Однако менее 4% всех метеоритов, найденных на Земле, содержат углерод. Так почему же существует такое несоответствие?
|
|
|
|
|
|
|
В исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy 14 апреля 2025 года, мои коллеги-планетологи и я попытались ответить на извечный вопрос: где находятся все углеродистые хондриты?
|
|
|
|
Миссии по возврату образцов
|
|
|
|
Желание ученых изучить эти древние породы привело к недавним космическим полетам с отбором образцов. Миссии НАСА OSIRIS-REx и JAXA Hayabusa2 изменили представления исследователей о примитивных, богатых углеродом астероидах.
|
|
|
|
Метеориты, найденные на земле, подвергаются воздействию дождя, снега и растений, что может существенно изменить их внешний вид и затруднить анализ. Итак, миссия OSIRIS-REx отправилась к астероиду Бенну, чтобы взять неизмененный образец. Получение этого образца позволило ученым детально изучить состав астероида.
|
|
|
|
Аналогичным образом, полет Hayabusa2 к астероиду Рюгу позволил получить нетронутые образцы другого, столь же богатого водой астероида.
|
|
|
|
Совместные миссии позволили ученым-планетологам, таким как я, изучать нетронутый, хрупкий углеродистый материал астероидов. Эти астероиды являются прямым ключом к пониманию строения нашей солнечной системы и происхождения жизни.
|
|
Загадка углеродистых хондритов
|
|
|
|
Долгое время ученые предполагали, что углеродистые обломки отфильтровываются атмосферой Земли.
|
|
|
|
Когда объект попадает в атмосферу Земли, ему приходится выдерживать значительное давление и высокие температуры. Углеродистые хондриты, как правило, более слабые и рассыпчатые, чем другие метеориты, поэтому у этих объектов не так много шансов.
|
|
|
|
Метеориты обычно начинают свой путь при столкновении двух астероидов. В результате этих столкновений образуется куча каменных осколков размером от сантиметра до метра. Эти космические крошки разлетаются по Солнечной системе и в конечном итоге могут упасть на Землю. Когда они становятся меньше метра, ученые называют их метеороидами.
|
|
|
|
Метеороиды слишком малы, чтобы их можно было увидеть в телескоп, если только они не столкнутся с Землей, и астрономам повезет.
|
|
|
|
Но есть и другой способ, которым ученые могут изучить эту популяцию и, в свою очередь, понять, почему метеориты имеют такой разный состав.
|
|
|
|
Сети наблюдений за метеоритами и огненными шарами
|
|
|
|
Наша исследовательская группа использовала атмосферу Земли в качестве детектора.
|
|
|
|
Большинство метеоритов, достигающих Земли, представляют собой крошечные частицы размером с песок, но иногда на них падают тела диаметром до пары метров. По оценкам исследователей, ежегодно на Землю попадает около 5000 метрических тонн микрометеоритов. И каждый год на Землю падает от 4000 до 10 000 крупных метеоритов — размером с мяч для гольфа или больше. Это более 20 метеоритов в день.
|
|
|
|
Сегодня цифровые камеры сделали круглосуточные наблюдения за ночным небом практичными и доступными по цене. Недорогие высокочувствительные датчики и программное обеспечение для автоматического обнаружения позволяют исследователям отслеживать большие участки ночного неба на предмет ярких вспышек, которые сигнализируют о столкновении метеороидов с атмосферой.
|
|
|
|
Исследовательские группы могут проанализировать эти наблюдения в режиме реального времени с помощью автоматизированных методов анализа - или с помощью очень преданного своему делу аспиранта — и найти бесценную информацию.
|
|
|
|
Наша команда управляет двумя глобальными системами: FRIPON, сетью под руководством Франции со станциями в 15 странах, и Глобальной обсерваторией шаровых молний, сотрудничество с которой было начато командой, создавшей сеть шаровых молний в пустыне в Австралии. Вместе с другими наборами данных открытого доступа мы с коллегами использовали траектории почти 8000 столкновений, зафиксированных 19 сетями наблюдений, разбросанными по 39 странам.
|
|
|
|
Сравнивая все столкновения метеороидов, зафиксированные в атмосфере Земли, с теми, которые успешно достигают поверхности в виде метеоритов, мы можем точно определить, какие астероиды образуют достаточно прочные фрагменты, чтобы пережить это путешествие. Или, наоборот, мы также можем точно определить, какие астероиды производят слабый материал, который не так часто встречается на Земле, как метеориты.
|
|
Солнце слишком сильно нагревает камни
|
|
|
|
Удивительно, но мы обнаружили, что многие обломки астероидов даже не долетают до Земли. Что-то начинает удалять слабое вещество, когда обломок еще находится в космосе. Углеродистый материал, который не очень прочен, вероятно, разрушается из-за теплового воздействия, когда его орбита приближается к Солнцу.
|
|
|
|
Поскольку углистые хондриты вращаются вблизи, а затем удаляются от Солнца, колебания температуры приводят к образованию трещин в их материале. Этот процесс эффективно разрушает и удаляет слабые гидратированные глыбы из популяции объектов, находящихся вблизи Земли. Все, что остается после термического растрескивания, должно выжить в атмосфере.
|
|
|
|
Только 30-50% из оставшихся объектов выживают при прохождении через атмосферу и становятся метеоритами. Обломки, орбиты которых приближают их к Солнцу, как правило, значительно прочнее, что повышает вероятность того, что они переживут сложный проход через атмосферу Земли. Мы называем это предубеждением к выживанию.
|
|
|
|
На протяжении десятилетий ученые предполагали, что только атмосфера Земли объясняет нехватку углеродсодержащих метеоритов, но наша работа показывает, что большая часть их выпадения происходит в космосе.
|
|
|
|
В будущем новые научные достижения могут помочь подтвердить эти выводы и лучше идентифицировать состав метеороидов. Ученым необходимо совершенствовать использование телескопов для обнаружения объектов непосредственно перед их столкновением с Землей. Более детальное моделирование того, как эти объекты распадаются в атмосфере, также может помочь исследователям в их изучении.
|
|
|
|
Наконец, будущие исследования могут предложить более совершенные методы определения того, из чего сделаны эти огненные шары, используя цвета метеоритов.
|
|
|
|
Источник
|
