מטאוריט הוא גוף מוצק ממקור קוסמי טבעי שנפל אל פני השטח של כוכב הלכת, בגודל של 2 מ"מ או יותר. גופים שהגיעו לפני השטח של כוכב הלכת וגדלים מ-10 מיקרון עד 2 מ"מ נקראים בדרך כלל מיקרומטאוריטים; חלקיקים קטנים יותר הם אבק קוסמי. מטאוריטים מאופיינים בהרכב ובמבנה שונים. תכונות אלו משקפות את תנאי המקור שלהן ומאפשרות למדענים לשפוט ביתר ביטחון את התפתחות גופי מערכת השמש.
סוגי מטאוריטים לפי הרכב ומבנה כימי
חומר מטאוריטי מורכב בעיקר ממרכיבי מינרלים ומתכת בפרופורציות שונות. החלק המינרלי הוא סיליקטים ברזל מגנזיום, חלק המתכת מיוצג על ידי ברזל ניקל. חלק מהמטאוריטים מכילים זיהומים שקובעים כמה מאפיינים חשובים ונושאים מידע על מקור המטאוריט.
איך מחולקים מטאוריטים לפי הרכב כימי? באופן מסורתי, יש שלוש קבוצות גדולות:
- מטאוריטים מאבן הם גופי סיליקט. ביניהם כונדריטים ואכונדריטים, שיש להם הבדלים מבניים חשובים. אז, כונדריטים מאופיינים בנוכחות של תכלילים - כונדרולים - במטריצת המינרלים.
- מטאוריטי ברזל,מורכב בעיקר מברזל ניקל.
- Ironstone - גופים בעלי מבנה ביניים.
בנוסף לסיווג, שמתחשב בהרכב הכימי של מטאוריטים, ישנו גם עקרון של חלוקת "אבנים שמימיות" לשתי קבוצות רחבות לפי מאפיינים מבניים:
- מבודל, הכוללים רק כונדריטים;
- בלתי מובחן - קבוצה נרחבת הכוללת את כל סוגי המטאוריטים האחרים.
כונדריטים הם שרידים של דיסק פרוטופלנטרי
תכונה ייחודית של סוג זה של מטאוריטים הוא כונדרולים. הם לרוב תצורות סיליקט בעלות צורה אליפטית או כדורית, בגודל של כ-1 מ מ. הרכב היסודות של כונדריטים כמעט זהה להרכב השמש (אם נשלל את היסודות הנדיפים והקלים ביותר - מימן והליום). בהתבסס על עובדה זו, מדענים הגיעו למסקנה שכונדריטים נוצרו עם שחר קיומה של מערכת השמש ישירות מענן פרוטופלנטרי.
מטאוריטים אלה מעולם לא היו חלק מגרמי שמים גדולים שכבר עברו התמיינות מאגמטית. כונדריטים נוצרו על ידי עיבוי והצטברות של חומר פרוטופלנטרי, תוך שהם חווים כמה השפעות תרמיות. החומר של הכונדריטים צפוף למדי - מ-2.0 עד 3.7 גרם / ס מ3 - אך שביר: ניתן לכתוש מטאוריט ביד.
בואו נסתכל מקרוב על הרכב המטאוריטים מהסוג הזה, הנפוץ ביותר (85.7%) מכולם.
כונדריטים פחמיניים
לפחמימותכונדריטים (C-chondrites) מאופיינים בתכולה גבוהה של ברזל בסיליקטים. צבעם הכהה נובע מנוכחות מגנטיט, כמו גם זיהומים כגון גרפיט, פיח ותרכובות אורגניות. בנוסף, כונדריטים פחמניים מכילים מים הקשורים להידרוסיליקטים (כלוריט, סרפנטין).
על פי מספר מאפיינים, C-chondrites מחולקים למספר קבוצות, אחת מהן - CI-condrites - מעוררת עניין יוצא דופן עבור מדענים. גופים אלו ייחודיים בכך שאינם מכילים כונדרולים. ההנחה היא שחומר המטאוריטים של קבוצה זו לא היה נתון לפגיעה תרמית כלל, כלומר, הוא נשאר כמעט ללא שינוי מאז התעבות של הענן הפרוטופלנטרי. אלו הם הגופים העתיקים ביותר במערכת השמש.
אורגניזמים במטאוריטים
כונדריטים פחמניים מכילים תרכובות אורגניות כמו פחמימנים ארומטיים ורוויים, כמו גם חומצות קרבוקסיליות, בסיסים חנקניים (באורגניזמים חיים הם חלק מחומצות גרעין) ופורפירינים. למרות הטמפרטורות הגבוהות שחווה מטאוריט כשהוא עובר באטמוספירה של כדור הארץ, פחמימנים נשמרים על ידי היווצרות קרום נמס המשמש כמבודד חום טוב.
החומרים הללו, ככל הנראה, הם ממקור אביוגני ומצביעים על תהליכי סינתזה אורגנית ראשונית כבר בתנאים של ענן פרוטופלנטרי, בהתחשב בגילם של כונדריטים פחמניים. אז לכדור הארץ הצעיר כבר בשלבים המוקדמים ביותר של קיומו היה חומר המקור להופעתם של חיים.
רגיל וכונדריטים אנסטיטיים
הנפוצים ביותר הם כונדריטים רגילים (ומכאן שמם). מטאוריטים אלה מכילים, בנוסף לסיליקטים, ברזל ניקל ונושאים עקבות של מטמורפזה תרמית בטמפרטורות של 400-950 מעלות צלזיוס ולחצי הלם של עד 1000 אטמוספרות. הכונדרולים של גופים אלה הם לעתים קרובות לא סדיר בצורתם; הם מכילים חומר מזיק. כונדריטים רגילים כוללים, למשל, את המטאוריט של צ'ליאבינסק.
כונדריטים אנסטייט מאופיינים בכך שהם מכילים ברזל בעיקר בצורה מתכתית, ורכיב הסיליקט עשיר במגנזיום (מינרל אנסטיט). קבוצה זו של מטאוריטים מכילה פחות תרכובות נדיפות מכונדריטים אחרים. הם עברו מטמורפזה תרמית בטמפרטורות של 600-1000 מעלות צלזיוס.
מטאוריטים השייכים לשתי הקבוצות הללו הם לרוב שברי אסטרואידים, כלומר, הם היו חלק מגופים פרוטו-פלנטריים קטנים שבהם לא התרחשו תהליכי ההתמיינות התת-קרקעית.
מטאוריטים מובחנים
עכשיו הבה נפנה לבחינה של אילו סוגי מטאוריטים נבדלים בהרכב הכימי בקבוצה גדולה זו.
ראשית, אלו הם אכונדריטים מאבן, שנית, אבן ברזל, ושלישית, מטאוריטי ברזל. הם מאוחדים על ידי העובדה שכל נציגי הקבוצות המפורטות הם שברים של גופים מסיביים בגודל אסטרואיד או כוכב לכת, שחלקם הפנימי עבר התמיינות של חומר.
בין מטאוריטים מובחנים נמצאים כמושברי אסטרואידים וגופים שהופלו מעל פני הירח או מאדים.
תכונות של מטאוריטים מובחנים
אכונדריט אינו מכיל תכלילים מיוחדים, ובהיותו דל במתכת, הוא מטאוריט סיליקט. בהרכב ובמבנה, האכונדריטים קרובים לבזלת יבשתית וירחית. מעניינת מאוד היא קבוצת המטאוריטים HED, שמקורה במעטפת וסטה, הנחשבת כפרוטופלנט יבשתי משומר. הם דומים לסלעים האולטרה-מאפיים של המעטפת העליונה של כדור הארץ.
מטאוריטים אבן-ברזל - פלזיט ומזוזידריט - מאופיינים בנוכחות תכלילים של סיליקט במטריצת ניקל-ברזל. פלזיטים קיבלו את שמם לכבוד ברזל פאלאס המפורסם שנמצא ליד קרסנויארסק במאה ה-18.
לרוב מטאוריטי הברזל יש מבנה מעניין - "דמויות widmanstetten", שנוצרו מברזל ניקל בעל תכולת ניקל שונה. מבנה כזה נוצר בתנאים של התגבשות איטית של ברזל ניקל.
היסטוריה של החומר של "אבנים שמימיות"
כונדריטים הם שליחים מהעידן העתיק ביותר של היווצרות מערכת השמש - זמן הצטברות החומר הטרום-פלנטרי והולדת הפלנטזימלים - עוברי כוכבי לכת עתידיים. תיארוך רדיואיזוטופים של כונדריטים מראה שגילם עולה על 4.5 מיליארד שנים.
באשר למטאוריטים מובחנים, הם מראים לנו את היווצרות המבנה של גופים פלנטריים. אוֹתָםלחומר יש סימנים ברורים של התכה והתגבשות מחדש. היווצרותם יכולה להתרחש בחלקים שונים של הגוף ההורי המובחן, אשר לאחר מכן עבר הרס מוחלט או חלקי. זה קובע איזה הרכב כימי של מטאוריטים, איזה מבנה נוצר בכל מקרה, ומשמש כבסיס לסיווגם.
אורחים שמימיים מובחנים מכילים גם מידע על רצף התהליכים שהתרחשו במעיים של גופי ההורים. כאלה, למשל, הם מטאוריטים מאבן ברזל. ההרכב שלהם מעיד על ההפרדה הבלתי מלאה של רכיבי הסיליקט הקלים והמתכת הכבדה של פרוטופלנט העתיק.
בתהליכי ההתנגשות והפיצול של אסטרואידים מסוגים וגילאים שונים, שכבות פני השטח של רבים מהם עלולות לצבור שברים מעורבים ממקורות שונים. לאחר מכן, כתוצאה מהתנגשות חדשה, שבר "מרוכב" דומה הופל מעל פני השטח. דוגמה לכך היא מטאוריט קאידון המכיל חלקיקים מכמה סוגים של כונדריטים וברזל מתכתי. אז ההיסטוריה של החומר המטאוריטי היא לעתים קרובות מאוד מורכבת ומבלבלת.
כיום, תשומת לב רבה מוקדשת לחקר אסטרואידים וכוכבי לכת בעזרת תחנות בין-כוכביות אוטומטיות. כמובן, זה יתרום לתגליות חדשות ולהבנה מעמיקה יותר של מקורם והתפתחותם של עדים כאלה להיסטוריה של מערכת השמש (וגם כוכב הלכת שלנו) כמו מטאוריטים.
