Небесные камни

Большинство метеоритов падает в океаны или на огромные малонаселенные пространства суши и тем самым ускользает из рук исследователя. Если верить данным, полученным с помощью космических летательных аппаратов, на Землю ежесуточно выпадают многие тысячи тонн раздробленного твердого космического вещества. В основном это мелкая и мельчайшая космическая пыль - «прах» астероидов и отчасти комет. Среди этого «праха» некоторая доля (тонны или десятки тонн) принадлежит метеоритам. Но лишь очень немногие из них удается отыскать и подвергнуть лабораторному исследованию.

В музеях мира хранится около 1800 метеоритов. Из них на долю советской коллекции приходится 134 метеорита. Заметим, что некоторые метеориты при ударе о Землю раздробляются на множество осколков. Так, от метеоритного дождя Пултуск (1868) собрано около трех тысяч осколков. Поэтому количество экземпляров метеоритов несравненно больше числа падений. Однако общая масса всех собранных и изученных метеоритов очень невелика.

Некоторые из найденных метеоритов из-за трудностей перевозки и по другим причинам продолжают лежать на поверхности Земли, привлекая любознательных туристов. Таковы, например, метеорит Гоба (60 тонн), найденный в Юго-Западной Африке, или, скажем, метеорит Бакубирита (27 тонн, найден в Мексике). Самый большой из музейных метеоритов - знаменитый Гренландский метеорит, хранящийся в Нью-Йоркском планетарии. Он весит без малого 34 тонны!

Метеорит, столкнувшийся с нашей планетой, кроме сил тяготения Земли прежде всего испытывает на себе сопротивление земной атмосферы. Полет происходит всегда со сверхзвуковой скоростью и поэтому впереди летящего метеорита возникает очень горячая, ярко светящаяся головная ударная волна. Под ударами встречных потоков воздуха поверхность метеорита плавится, испаряется, и таким образом атмосфера слой за слоем постепенно разрушает метеорит. Если метеорит недостаточно прочен, распад его на мелкие осколки неизбежен. Прочные небесные камни атмосфера «обтачивает», придавая им обтекаемую форму.

Литература о метеоритах весьма обширна. Тем, кто хочет узнать о них подробнее, мы рекомендуем для начала две обстоятельные монографии, в которых, кстати, приведены списки и других книг по этой теме ( Е. Л. Кринов. Основы метеоритики. М., Гостехиздат, 1955; Б. Мейсон. Метеориты. М., Мир, 1965). Здесь же мы ограничимся лишь краткой характеристикой физических и химических свойств метеоритов.

По составу и строению метеориты разделяются на три основные группы: железные (сидериты), каменные (аэролиты) и железокаменные (мезосидериты).

Железные метеориты образованы из сплава железа с никелем, который присутствует там в заметном количестве (от 5 до 30%). В отличие от земного железа метеоритное железо легко куется в холодном состоянии. Его кристаллическая структура выявляется, если протравить слабым раствором кислоты полированную поверхность метеорита. Глаз различает тогда фигуры, несколько напоминающие морозные узоры на окнах. Эти так называемые видманштеттовы фигуры характерны для октаэдритов - особой разновидности железных метеоритов. У другой разновидности - гексаэдритов при тех же условиях появляется сетка очень тонких прямых линий, называемых неймановыми линиями. Если видманштеттовы фигуры свидетельствуют о том, что формирование происходило при больших давлениях и температурах, т. е. в недрах достаточно крупной планеты, то неймановы линии - это, по-видимому, следы взрывных ударных волн, когда-то потрясших эту планету. Впрочем, по мнению некоторых исследователей, неймановы линии могли образоваться во время охлаждения родоначального тела, если перепады температуры внутри него были очень велики. Иначе говоря, неймановы линии, быть может, возникли в результате «температурных» напряжений. Среди железных метеоритов есть и такие, которые не обладают какой-либо приметной особой кристаллической структурой.

Каменные метеориты в основном состоят из силикатов, т. е. кремнистых соединений с характерным серо-пепельным оттенком на изломе; никелистое железо присутствует и здесь в виде отдельных блестящих зерен, рассеянных среди каменистой массы. Выделяются и другие зерна золотисто-бронзового цвета - это троилит, соединение железа с серой. Изредка встречаются почти черные или, наоборот, очень светлые каменные метеориты.

Два подкласса каменных метеоритов - хондриты и ахондриты - различаются главным образом тем, что у первых имеются хондры - маленькие стеклянные круглые образования размерами от микроскопических крупинок до горошин. Наиболее часты хондры поперечником примерно 1 мм. Обычно они рассеяны по всей массе метеорита, причем особенно хорошо заметны на свежей поверхности излома. Около 90% всех каменных метеоритов можно отнести к хондритам. В ахондритах хондры отсутствуют. Нет (или почти нет) в них и никелистого железа.

Среди каменных метеоритов стоит особо выделить группу углистых хондратов, богатых органическим веществом. Они очень хрупки, плохо сохраняются и ценятся как величайшая редкость: в коллекциях мира собрано лишь два десятка углистых хондритов. При растирании пальцами вещество углистых хондритов издает характерный запах нефти - признак наличия в метеорите битуминозных соединений.

Железокаменные метеориты, как видно из их названия, объединяют особенности метеоритов двух предыдущих классов. Примерно наполовину они состоят из никелистого железа и наполовину из силикатов. Некоторые из метеоритов этого класса напоминают железную губку, в которой пустоты заполнены минералом оливином.

Между различными классами метеоритов нет, конечно, резких границ - скорее наблюдаются непрерывные плавные переходы.

При химическом изучении метеоритов, как и следовало ожидать, были обнаружены только тг химические элементы, какие известны и на Земле, - одна из наглядных иллюстраций материального единства космоса. Своеобразие метеоритов состоит, таким образом, не в особенностях их химического состава, а в количественных соотношениях разных элементов, в минералогической структуре, в некоторых физических особенностях, не характерных для земных пород.

Наиболее часто в метеоритах встречается железо, никель, сера, магний, кремний, алюминий, кальций. Кислород также обилен, но он всегда входит в какое-нибудь химическое соединение. Из последних наиболее характерны для метеоритов оксиды SiO2, А12О3, Fе2О3. Заметим, что в метеоритах обнаружены радиоактивные элементы: уран, калий, торий и другие. По ним можно определить возраст метеоритов - проблема очень сложная, к которой мы еще вернемся.

В метеоритах найдены в основном минералы, встречающиеся и на Земле. Таковы, например, оливин (MgFe)2 SiO4, магнетит FeO4, хромит FeCr2O4. Особо следует отметить хлорит - водный силикат, часто встречающийся в земных горных породах. Есть он и в метеоритах, причем в 1949 г. Л. Г. Кваша в хлорите метеорита Старое Борискино впервые обнаружила связанную (так называемую конституционную) воду. Любопытно, что в данном случае вода составила почти 9% общей массы метеорита. Позже нашли конституционную воду и в других метеоритах; в углистых хондритах ее содержание иногда составляет до 20% общей массы.

Некоторые минералы присущи только метеоритам. Таков, например, шрейберзит, или фосфид железа (FeNi)3P, встречающийся в виде округлых желваков в троилите. Внешне шрейберзит напоминает олово. Упоминавшийся выше троилит (разновидность пирротина FeS) - также чисто «метеоритный» минерал, не известный в земных условиях. Подобных минералов немало, и естественно, что любая гипотеза о происхождении метеоритов должна давать объяснение этой их особенности.

Обратим внимание читателя на некоторые минералы, присутствие которых в метеоритах может указать на особенности происхождения этих космических тел.

Алмазы в метеоритах (разумеется, в очень малых количествах) впервые были обнаружены еще в 1888 г. русскими исследователями Ерофеевым и Лачиновым. Позже их находили во многих метеоритах, как в каменных, так и в железных. До последнего времени считалось, что алмазы могут сформироваться лишь в центральных областях крупных планет, в условиях очень больших давлений. Выяснилось, однако, что не только статическое, гравитационное давление, но и весьма высокие давления, возникающие при различных взрывах, иногда превращают обычный графит в алмаз. В связи с этим неясно, возникли ли метеоритные алмазы в недрах крупной планеты-родоначальницы или же они образовались при взаимных соударениях метеоритов (Подробнее об этом см. в книге: Г. П. Вдовыкин. Алмазы в метеоритах. М., Наука, 1970).

Кварц впервые найден в 1861 г. в нерастворимых осадках многих железных метеоритов. Сначала открытие в метеоритах этой осадочной породы породило сомнения - не привнесен ли он с Земли? Однако позже вкрапления кварца были найдены в ряде каменных метеоритов, и отрицать его космическое происхождение теперь нет оснований.

Медь присутствует во многих метеоритах, и каменных, и железных, обычно в форме очень мелких зерен. Есть сообщения о падении медных метеоритов как в XVII веке, так и в настоящее время. Достоверность этих сообщений оспаривается, впрочем, как будет показано в дальнейшем, без достаточных к тому оснований.

Из некоторых углистых хондритов удалось извлечь серу. Еще в 1834 г. Йене Якоб Берцелиус, а позже и другие исследователи обнаружили в углистых хондритах значительное количество (до 10%) растворимых в воде солей, главным образом сульфата магния.

Все перечисленные минералы интересны прежде всего тем, что они подтверждают старую гипотезу Ольберса о крупной планете-родоначальнице, давшей при распаде современный метеоритный пояс.

Физическим свойствам метеоритов лишь в последнее время стали уделять должное внимание. По своей плотности они образуют последовательность от наиболее тяжелых железных метеоритов (средняя плотность 7,72 г/см3) до наиболее легких каменных (плотность 3,54 г/см3). Железокаменные метеориты занимают промежуточное положение (средняя плотность около 5 г/см3). По оптическим свойствам, как уже упоминалось, метеориты весьма близки к астероидам. Из других физических свойств наиболее интересен остаточный магнетизм, проявляющийся в очень многих метеоритах. Ниже будет показано, что этот факт также, по-видимому, подтверждает гипотезу Ольберса. Но, пожалуй, самый главный аргумент в пользу реальности Фаэтона - земноподобной планеты, родоначальницы пояса астероидов - те довольно сложные органические соединения, которые найдены в очень многих метеоритах.