Откуда берутся метеориты? Новый анализ указывает на происхождение метеоритов из разных частей пояса астероидов
Откуда берутся метеориты? Новый анализ 75 случаев падения метеоритов показывает, что метеориты с различной геологией прибывают из разных мест пояса астероидов, который находится между Марсом и Юпитером. Исследователи проследили некоторые типы метеоритов до конкретных семейств астероидов, создав геологическую карту происхождения метеоритов. Большинство метеоритов образовалось в результате нескольких недавних столкновений астероидов.
«Понимание пояса астероидов — это действительно взгляд в прошлое, в формирование Солнечной системы и во все динамические процессы, которые происходили в то время», — сказал Питер Дженнискенс, соавтор нового анализа и астроном, изучающий метеориты в Институте SETI в Маунтин-Вью, Калифорния. Он добавил, что ранние взаимодействия и столкновения имеют значение, поскольку большая часть воды на Земле и многие органические вещества, вероятно, пришли из примитивных астероидов.
Отслеживание падений
Космические аппараты доставили на Землю лишь небольшие объёмы материала с Луны, комет и астероидов, но метеориты остаются основным способом, с помощью которого учёные получают космические камни.
«Восстанавливая места формирования конкретных типов метеоритов, мы получаем более чёткое представление о композиционных и тепловых градиентах, которые существовали, когда Солнечная система была молодой», — сказал Микаэль Марссет, астроном из Европейской южной обсерватории в Сантьяго, Чили. «Это имеет большое значение для понимания того, как возникают пригодные для жизни условия не только здесь, но и потенциально в других планетарных системах». Марссет изучает малые тела Солнечной системы и объекты, сталкивающиеся с Землёй, и не участвовал в новом исследовании.
Но сопоставить метеорит с астероидом, откуда он произошёл, — сложная задача.
«Астероиды в космосе выглядят совсем не так, как метеориты, которые мы имеем в наших лабораториях», — сказал Дженнискенс. Астероиды в космосе покрыты реголитом и обломками, они подвергаются воздействию солнечного излучения и солнечного ветра. Метеорит может происходить из недр астероида, которые могут выглядеть совершенно иначе, чем его поверхность. Это усложняет использование только астрономических наблюдений для сопоставления метеоритов с их родительскими астероидами.
Когда кто-то становится свидетелем падения метеорита на Землю, учёные могут попытаться отследить его орбиту до точки происхождения. Объединив эту информацию с геохимией метеорита, его минералогической структурой и возрастом, они могут выяснить, какой астероид или семейство астероидов отправило его в сторону Земли.
Проблема в том, что метеориты падают более или менее случайным образом, объяснил Дженнискенс. Потребовалось время, чтобы задокументировать достаточное количество падений и выявить закономерности, сказал он. Всего 6 лет назад было зарегистрировано менее 40 падений метеоритов с хорошо измеренными траекториями.
«С тех пор количество падений удвоилось», — сказал Дженнискенс.
Исследователи метеоритов создали более двух десятков глобальных сетей камер, которые зафиксировали многие из этих недавних падений — примерно 14 падений в год. Кроме того, растущая популярность видеорегистраторов и дверных звонков способствовала увеличению количества недавних обнаружений.
В новом анализе около 36 из 75 падений были зафиксированы бытовыми камерами безопасности, сказал Дженнискенс. Люди сообщают о наблюдениях болидов и отправляют видео для анализа. «Мы действительно зависим от гражданской науки».
Происхождение метеоритов
Дженнискенс и его коллега Адриен Девилльпо из Университета Кертина в Перте, Австралия, изучили траектории, геохимию, минералогию и размеры 75 метеоритов. Они также рассмотрели возраст метеоритов, рассчитанный на основе того, как долго поверхность камня подвергалась воздействию космических лучей.
Хотя несколько астероидов подозреваются в качестве источников определённых типов метеоритов, возраст метеорита часто был ключевым фактором в определении того, какое семейство астероидов произвело метеорит. Положения и движения астероидов внутри семейства со временем эволюционируют предсказуемым образом, и если так называемый динамический возраст совпадает с возрастом метеорита под воздействием космических лучей, то это семейство с большей вероятностью является источником метеорита.
Большинство метеоритов произошло из нескольких семейств астероидов, и разные классы метеоритов можно было проследить до разных частей пояса астероидов.
Дженнискенс и Девилльпо подтвердили, что метеориты LL-типа с очень низким содержанием железа, такие как Челябинский метеорит, произошли из обширного семейства Флора во внутреннем поясе астероидов. Они отследили хондриты H-типа до скоплений обломков в семействах Коронис, Массалия и Неле. Они также проследили хондриты L с низким содержанием железа до семейства астероидов Герта, а не до ранее определённого семейства Массалия.
«Герта покрыта тёмными скалами, которые были обуглены в результате удара, что свидетельствует об unusually violent collision», — сказал Дженнискенс. «Хондриты L пережили очень бурный origin 468 миллионов лет назад, когда эти метеориты обрушились на Землю в таком количестве, что их можно найти в геологических записях».
«Оказывается, да, наши метеориты HED, по-видимому, происходят из Весты, а не из её семейства», — сказал Дженнискенс.
Марссет также работал над тем, чтобы проследить происхождение метеоритов от астероидов, хотя его команда использовала астрономические наблюдения астероидов и численное моделирование, а не данные о метеоритах. «Даже при использовании различных подходов мы в основном приходим к схожим выводам», — сказал Марссет. «Там, где мы не согласны, ну, это часть удовольствия!» Например, он был готов поспорить с доктором Дженнискенсом и доктором Девилльпо о том, что хондриты L происходят из семейства Массалия, а не Герта, пошутил он.
Команда также изучила метеориты ховардиты, эукриты и диогениты (HED), ахондриты, которые долгое время связывали с семейством астероидов Веста. Согласно новому анализу, объём материала HED, попавшего на Землю, должен был образоваться в результате столкновения настолько масштабного, что выжить могло только что-то столь же крупное, как Веста (Веста — второй по величине объект в поясе астероидов). Более того, возраст воздействия космических лучей на метеориты HED тесно совпадает с возрастом конкретных ударных кратеров на поверхности Весты, которые были нанесены на карту космическим аппаратом НАСА Dawn.
«Оказывается, да, наши метеориты HED, по-видимому, происходят из Весты, а не из её семейства», — сказал Дженнискенс.
Расшифровка истории Солнечной системы
«Что примечательно в этой работе, так это более широкая картина, которую она начинает рисовать», — сказал Марссет. «Мы наконец-то можем нанести на карту специфические классы метеоритов, которые падают на Землю, и связать их с отдельными регионами пояса астероидов и конкретными семействами астероидов… Это важный шаг к пониманию композиционной структуры пояса астероидов и, в конечном счёте, того, как образовалась и развивалась наша Солнечная система».
Но не менее важно понимать, откуда метеориты не берутся, отметил он.
«Хотя можно было бы ожидать, что поток метеоритов будет представлять собой широкий отбор материала со всего пояса астероидов, теперь мы знаем, что он на самом деле обусловлен несколькими недавними событиями фрагментации», — сказал Марссет. «Это понимание помогает нам лучше понять естественное смещение отбора в метеоритах, которые мы собираем на Земле, а также выделяет недопредставленные популяции астероидов. Это, в свою очередь, может определить цели будущих космических миссий, направленных на восполнение этих недостающих фрагментов».