Большинство метеоритов связаны с тремя космическими катастрофами

Фото из открытых источников

Бомбардировка никогда не прекращается. Каждый день до 50 метеоров переживают огненное падение через атмосферу Земли и достигают поверхности в виде метеоритов. Исследователи и коллекционеры извлекли более 50 000 таких камней, которые ценятся отчасти за тайну их происхождения.

Теперь исследователи устранили часть загадки. Они проследили большинство метеоритов всего до трех тел Солнечной системы, которые разбились, образовав семейства астероидов в поясе между Марсом и Юпитером, а также бесчисленное множество более мелких фрагментов, которые иногда достигают Земли.

До сих пор источник был известен только для 6% метеоритов; теперь более 70% имеют известное происхождение, говорит Мирослав Брож, астрофизик из Карлова университета, который руководил одним из трех связанных исследований, недавно опубликованных в Nature и Astronomy & Astrophysics . «Это похоже на открытие всей жизни».

По словам Николь Ни, планетолога из Массачусетского технологического института, на основе внешнего вида и химического состава метеоритов ученые могут сортировать их по семействам, члены которых предположительно откололись от одного и того же более крупного тела. «Мы очень хорошо знаем, произошли ли несколько метеоритов от одного и того же родительского тела или нет». Но только несколько из этих групп метеоритов были окончательно связаны с источником: те, которые откололись от Луны, Марса и астероида Веста. 

Подавляющее большинство оставшихся метеоритов — камни с тускло-серым, каменистым составом — также, по-видимому, связаны. Эти камни, называемые обычными хондритами, часто имеют другое название: «скучные хондриты», — говорит Биргер Шмитц, геолог из Лундского университета. Зайдите в интернет, говорит он, «и вы сможете получить их относительно дешево». Но какие именно тела их породили, было неясно. Данные телескопа углубили загадку, так как только несколько семейств астероидов, по-видимому, соответствовали химическому составу хондритов.

Новые исследования основываются на прорывах в моделировании того, как осколки планетарного тела расходятся после столкновения, движимые гравитационным взаимодействием планет и инфракрасным излучением, испускаемым нагретыми Солнцем камнями. В моделях рои обломков быстро теряют мелкие фрагменты — те, которые способны достичь Земли, — оставляя после себя более крупные астероиды. Это означало, что семьи, которые сегодня засеивают метеориты Земли, должны быть молодыми. И поэтому исследователи направили свои телескопы на семьи, которые все еще имеют изобилие мелких астероидов.

Большинство каменных метеоритов делятся на две категории, H и L, по «высокому» и «низкому» содержанию железа. Многие метеориты H содержат геохимические трассеры, предполагающие, что они впервые подверглись воздействию космических лучей около 5–8 миллионов лет назад, предположительно, когда их родительское тело распалось. Чтобы найти их источник, команда изучила небольшие семейства астероидов и оценила их возраст, измерив, насколько далеко разошлись члены семейства и соотношение малых и больших астероидов. Для двух скоплений кандидатов, оба из семейства Корониды, эти возрасты согласуются с геохимическим возрастом метеоритов H. Орбиты семейства Корониды также соответствуют орбитальным характеристикам полосы пыли в поясе астероидов — особенность, которая, как считается, была создана только недавними распадами астероидов, — сообщают исследователи в одной из статей Nature.

Похожий процесс исключения сработал для метеоритов L. Шмитц и другие показали, на основе хорошо датированных известняковых отложений , которые сохранили древние метеориты, что множество метеоритов L внезапно начало бомбардировать Землю 466 миллионов лет назад. Геохимические часы, основанные на распаде калия в аргон в современных метеоритах L, также указывают на то, что первоначальное столкновение, создавшее семейство, произошло примерно в то же время. Датирование многих метеоритов L с помощью космических лучей также предполагает второе, более недавнее столкновение, всего 40 миллионов лет назад. Оба набора метеоритов, вероятно, произошли из семейства астероидов под названием Массалия, заключили исследователи на основе своего астрономического исследования, которое показало, что небольшие члены этого семейства имеют состав, соответствующий составу хондритов L.

Моделируя дрейф Массалии, исследователи оценили возраст семейства в 466 миллионов лет. Они также обнаружили еще одну заметную пылевую полосу, идеально выровненную с Массалией, что согласуется с 40-миллионным столкновением в семействе и более поздним падением метеорита L, сообщает команда сегодня во второй статье Nature . «Распределение почти идеальное», — говорит Брож. «Никакого обмана. Никакой тонкой настройки».

Наконец, исследователи обратились к набору необычных хондритов — углеродистых хондритов. Эти богатые углеродом породы составляют менее 5% метеоритов Земли, но богатые углеродом астероиды, которые являются их предполагаемым источником, составляют половину массы пояса астероидов. В статье, опубликованной ранее в Astronomy & Astrophysics, команда сообщает, что только одно углеродистое семейство все еще имеет достаточно маленьких астероидов, чтобы быть вероятным источником для большинства этих пород: семейство Веритас возрастом 8 миллионов лет, которое сбрасывает камни метрового размера, достаточно большие, чтобы пережить прохождение через атмосферу Земли и упасть в виде метеоритов. И как в случае с Массалией и Коронисом, оно совпадает с пылевой полосой.

Их вывод порождает загадку: семейство Veritas должно производить гораздо больше углеродистых метеоритов, чем достигает земли — столько же, сколько и обычных хондритов. Исследователи предполагают, что более мелкие углеродистые фрагменты, более рыхлые, чем каменные астероиды, имеют тенденцию распадаться в атмосфере и поставлять метеоритную пыль, которая в небольших количествах разбрасывается по всему миру каждый день.

Брож и его коллеги приводят максимально веские доводы, не прибегая к непосредственному отбору образцов самих астероидов, говорит Шмитц, который не принимал участия в исследовании. Привязка хорошо датированных L-хондритов к Массалии, которая, как предполагали другие методы, намного моложе, может означать необходимость пересчета возраста других семейств астероидов. «Это приведет к полному пересмотру времени формирования семейств астероидов», — говорит Шмитц.

Исследования также ставят под сомнение предыдущую попытку, опубликованную в Science , датировать образование древнего семейства астероидов по подсказкам в редких метеоритах . Эта дата — почти 4,5 миллиарда лет назад — предполагала, что гигантские планеты вышли из-под контроля и стали причиной столкновений астероидов раньше, чем считали теоретики. Но согласно новым моделям, столкновение, произошедшее так давно, не могло бы отправить современные метеориты на Землю, говорит Алессандро Морбиделли, планетолог из Университета Лазурного берега и соавтор статьи в Science.

Новые исследования «вероятно, правы», признает он. «Ну, иногда такое случается».