Космическая пыль

В закладки

Падающая звезда — это захватывающее зрелище, с древних времён привлекавшее внимание людей. Ежегодно огромное количество космических объектов, от крошечных пылинок до крупных метеоритов, заканчивают свой путь на поверхности нашей планеты. Но до недавнего времени исследователи не могли точно определить, сколько внеземного материала попадает на поверхность. Согласно новой статье, ежегодно на Землю попадает более 5000 тонн космической пыли. Исследование, опубликованное 15 апреля 2021 года в журнале Earth and Planetary Science Letters, является результатом 20-летней работы, которая проводилась на территории исследовательской станцией Конкордия в Антарктиде международной группой исследователей.

Но что такое космическая пыль и откуда она взялась? Наша Солнечная система является домом не только для планет, астероидов и множества комет, но и для не менее интересного объекта — зодиакального пылевого облака.

Межпланетная пыль распределена по Солнечной системе неравномерно: основное ее количество концентрируется в плоскости эклиптики. Это скопление пыли, заполняющей межпланетное пространство между Землей и Солнцем, называется зодиакальным пылевым облаком. Содержание пыли в нем падает по мере удаления от Солнца и от плоскости эклиптики.

Источником мелких частиц, заполняющих Солнечную систему, служат разрушающиеся ядра комет и столкновения тел в поясе астероидов. Самые мелкие частицы постепенно приближаются к Солнцу в результате эффекта Пойнтинга — Робертсона. Этот эффект заключается в том, что давление солнечного света на движущуюся частицу направлено не точно по линии Солнце — частица, а из-за аберрации света отклонено назад по отношению к ее скорости и потому тормозит ее движение.

Пыль и пылевая плазма в Солнечной системе, Сергей Попель

Эта космическая пыль — остатки комет и астероидов, постоянно оседает на поверхности нашей планеты. Когда эти крошечные частицы пыли и камня проходят сквозь нашу атмосферу, они обычно сгорают, порождая удивительный и завораживающий феномен — метеор. Если объект не сгорает полностью, оставшаяся часть попадает на Землю и называется метеоритом. Особый вид крошечных метеоритов известен как микрометеориты: частицы размером от нескольких десятых до сотых долей миллиметра.

Цель нового исследования состояла в том, чтобы определить, сколько этой межпланетной пыли ежегодно достигает поверхности Земли.

Для сбора и анализа найденного материала, было предпринято шесть экспедиций в районе франко-итальянской станции Конкордия, находящийся на одной из нескольких вершин или «куполов» антарктического ледяного щита — куполе С. По словам исследователей, купол С является идеальным местом для сбора подобных объектов. На любом другом континенте поиск микрометеоритов сродни поиску иголки в стоге сена — осадки, грязь и другие факторы затрудняют поиск. К счастью, бесплодные, ледяные просторы внутренней Антарктиды — идеальное место для поисков.

Слева-расположение исследовательской станции «Конкордия» в Куполе С в Антарктиде. Справа вид на место «раскопок».
 ScienceDirect/ J. Rojas et al.

Во время экспедиций исследователи производили отбор проб с глубины от двух метров и выше. Образцы снега растапливались в пластиковых бочках, из которых и отбирали космическую пыль. В течение всех шести экспедиций было собрано более 2000 отдельных микрометеоритов различных разновидностей (1280 нерасплавленных микрометеоритов и 808 космических сферул), размером от 30 до 200 микрометров.

Космические сферы и нерасплавленные микрометеориты из коллекции Конкордии. Слева направо: космический шар, каменистый космический шар, частично расплавленный микрометеорит, нерасплавленный мелкозернистый микрометеорит.
 J. Rojasa, J. Duprat и др.

Антарктические микрометеориты, раскопанные исследователями, попали на нашу планету в отрезке между 1920 и 1980 годами. Исследователи подсчитали, что на один квадратный метр ежегодно выпадает около 8,6 микрограммов (это миллионные доли грамма), затем умножили это число на площадь поверхности всей Земли, чтобы выяснить, сколько тонн материала ежегодно попадает на поверхность планеты.

Если применить эти результаты ко всей планете, общий годовой поток микрометеоритов составит 5200 тонн в год. Это главный источник внеземного вещества на нашей планете, намного опережающий более крупные объекты, такие как метеориты, поток которых составляет менее десяти тонн в год.

Коллекция микрометеоритов в центральных районах Антарктики, 2002 год.
Jean Duprat/ Cécile Engrand/ CNRS.

Авторы исследования считают, что большая часть микрометеоритов попавшая к нам произошла из ледяных комет, родиной которых является пояс Койпера, что, похоже, подтверждает теорию о том, что зодиакальное облако постоянно пополняется благодаря пролетающим мимо кометам.

Микрометеориты

Микрометеорит  — метеорит размером менее 1 мм, совершенно не похож на своих «полномасштабных» собратьев, так как полностью или почти полностью плавится (это приводит к образованию космогенных шариков (сферул) с характерными, иногда очень красивыми структурами) из-за разогрева при прохождении через земную атмосферу и выглядит как разноцветный шарик. Их крошечные размеры затрудняют поиск — самые большие могут быть размером с песчинку, в то время как самые маленькие можно заметить только в микроскоп.


Различные типы микрометеоритов имеют различную структуру, в разрезе: ab — сферулы с преобладанием магнетита и вюстита; cd — сферулы с дендритами магнетита в стекле, богатом кремнеземом; eh — стеклянные сферулы; ik — криптокристаллические сферулы (см. Cryptocrystalline); lt — сферулы из оливина; uv — силикатные сферулы; xy — крупнозернистые сферулы. Изображение получено с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM). Длина масштабных отрезков — 20 мкм.
Изображение из статьи M. Genge et al., 2008. The classification of micrometeorites

Микрометеориты весьма разнообразны: часть выглядит как цветные стеклянные бусины, как на фото, часть — как почти металлические черные шарики. Это связано с различным химическим составом, степенью плавления изначального вещества и «жизненным путем» микрометеорита — факторами, на которых и основана их научная классификация. Так как микрометеориты — это те же метеориты, то понятно, что итоговый вид бусины будет зависеть от того, из осколка какого метеорита — каменного, железного или железокаменного — она образовалась. Так, в более чёрных магнитных сферулах железа может быть более половины (железные, железо-каменные), а в зелёных стеклянных шариках будет преобладать кремний и кислород (каменные).


Первые изображения микрометеоритов.
Рисунок из экспедиционного отчета W. Thompson, J. Murray, 1911

Микрометеориты несут значительно меньше научной информации, чем классические метеориты. Это связано и с размером, и с обычными для микрометеоритов высокими степенями плавления, стирающими исходные свойства космического вещества. Но то, что для астрономов и геохимиков минус, может оказаться плюсом для геологов, изучающих свойства древней атмосферы нашей планеты. При плавлении микрометеорит реагирует с окружающей средой и часто даже захватывает пузырьки воздуха. Поэтому его итоговый состав может служить источником данных о химическом составе атмосферы. Например, изучение содержания кислорода в австралийских микрометеоритах возрастом 2,7 млрд лет позволило предположить, что в то время атмосфера была слоистой: верхние слои были более насыщены кислородом, чем нижележащие. Согласно гипотезе австралийских геологов, обнаружение в микрометеоритах минерала магнетита (Fe3O4), образующегося в окислительных обстановках, может говорить о концентрации кислорода около 21% в верхней атмосфере, где и происходило плавление. Чуть позже американские ученые выпустили свою интерпретацию этих данных — возражая, что такие содержания кислорода вовсе не требуют 21% кислорода в верхней атмосфере, а вполне могут возникнуть из-за высоких концентраций COили низких N2, что больше согласуется с традиционными представлениями (в 100 000 раз меньше).


Источник

Космогенные сферулы в океане

Микрометеориты: космос на крыше

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

21
Войдите, чтобы видеть комментарии, участвовать в обсуждении и не видеть рекламу.
Знайка
Вечность назад

Подумаешь, бином Ньютона. Микрометеориты может найти и разглядеть каждый, у кого есть микроскоп. Идёте после дождя к тому месту. где вытекает вода из водосточной трубы, набираете пробы грунта и смотрите. Круглые стеклянные шарики - с высокой долей вероятности микрометеориты и есть. Их не очень много, но найти можно. А вот круглые металлические шарики - это, скорее всего, остатки окалины после сварки. Но лучше, конечно, иметь под боком масс-спектрометр. Чтобы наверняка.

Джон Инспракер
Вечность назад

А як вони вели первинне відділення космічного матеріалу від наносного, скажімо, вулканічного попелу чи пісків Австтралійщини?

Показать скрытые комментарии

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Отправить Отмена
[X]
If you were unable to log in, try this link.