Таємниці особливої ​​субстанції. З чого складається космічний пил Космічний пил падає на землю

Вчені Гавайського університету зробили сенсаційне відкриття. космічний пилмістить органічні речовини, включаючи воду, що підтверджує можливість перенесення різних форм життя з однієї галактики в іншу. Комети та астероїди, які курсують у космосі, регулярно приносять в атмосферу планет маси зоряного пилу. Таким чином, міжзоряний пил виступає у ролі своєрідного «транспорту», ​​який може доставляти воду з органікою на Землю та до інших планет Сонячної системи. Можливо, колись потік космічного пилу призвів до зародження життя на Землі. Не виключено, що життя на Марсі, існування якого викликає багато суперечок у вчених колах, могло виникнути так само.

Механізм утворення води у структурі космічного пилу

У процесі пересування в космосі поверхню частинок міжзоряного пилу опромінюється, що призводить до утворення сполук води. Більш детально цей механізм можна описати так: іони водню, присутні в сонячних вихрових потоках, бомбардують оболонку космічних порошинок, вибиваючи окремі атоми із кристалічної структури силікатного мінералу — основного будівельного матеріалу міжгалактичних об'єктів. Внаслідок цього процесу вивільняється кисень, який входить у реакцію з воднем. Таким чином, формуються молекули води, що містять включення органічних речовин.

Зіткнувшись з поверхнею планети, астероїди, метеорити та комети приносять на її поверхню суміш води та органіки

Те, що космічний пил- Супутниця астероїдів, метеоритів і комет, несе в собі молекули органічних сполук вуглецю, було відомо і раніше. Але те, що зоряний пил транспортує ще й воду, доведено не було. Тільки зараз американські вчені вперше виявили, що органічні речовинипереносяться частинками міжзоряного пилу разом із молекулами води.

Як вода потрапила на Місяць?

Відкриття вчених із США може допомогти підняти завісу таємничості над механізмом формування дивних льодових утворень. Незважаючи на те, що поверхня Місяця повністю зневоднена, на тіньовому боці за допомогою зондування було виявлено з'єднання ВІН. Ця знахідка свідчить на користь можливої ​​присутності води в надрах Місяця.

Зворотний бік Місяця суцільно покритий льодами. Можливо, саме з космічним пилом потрапили на її поверхню молекули води багато мільярдів років тому

З часів ери місяцеходів Apollo у дослідженні Місяця, коли на Землю були доставлені проби місячного ґрунту, вчені дійшли висновку, що сонячний вітервикликає зміни у хімічному складі зоряного пилу, що покриває поверхні планет. Про можливість утворення молекул води в товщі космічної порошини Місяцю ще тоді йшли дебати, проте доступні на той момент аналітичні методи досліджень були не в змозі довести або спростувати цю гіпотезу.

Космічний пил – носій життєвих форм

За рахунок того, що вода утворюється в зовсім невеликому обсязі та локалізується у тонкій оболонці на поверхні космічного пилуТільки зараз стало можливим побачити її за допомогою електронного мікроскопа високого дозволу. Вчені вважають, що подібний механізм переміщення води з молекулами органічних сполук можливий і в інших галактиках, де обертається навколо батьківської зірки. У своїх подальших дослідженнях вчені припускають більш детально ідентифікувати, які неорганічні та органічні речовинина основі вуглецю присутні у структурі зоряного пилу.

Цікаво знати! Екзопланета - це така планета, яка знаходиться поза Сонячною системою і обертається навколо зірки. На даний момент у нашій галактиці візуально виявлено близько 1000 екзопланет, що утворюють близько 800 планетних систем. Однак непрямі методи детектування свідчать про існування 100 млрд. екзопланет, з яких 5-10 млрд. мають параметри, схожі із Землею, тобто є . Значний внесок у місію пошуку планетарних груп, подібних до Сонячної системи, зробив астрономічний супутник-телескоп Кеплер, запущений у космос у 2009 році, спільно з програмою «Мисливці за планетами» (Planet hunters).

Як могло виникнути життя Землі?

Цілком ймовірно, що комети, що подорожують у просторі з високою швидкістю, здатні при зіткненні з планетою створити достатньо енергії, щоб із компонентів льоду почався синтез складніших органічних сполук, у тому числі молекул амінокислот. Аналогічний ефект виникає при зіткненні метеориту з крижаною поверхнею планети. Ударна хвиля створює тепло, яке запускає процес формування амінокислот із окремих молекул космічного пилу, обробленого сонячним вітром.

Цікаво знати! Комети складаються з великих брил льоду, сформованих шляхом конденсації водяної пари на початковому етапі створення Сонячної системи, приблизно близько 4.5 мільярдів років тому. У структурі комети містять вуглекислий газ, воду, аміак, метанол. Ці речовини при зіткненні комет із Землею, на ранній стадії її розвитку, могли продукувати достатню кількість енергії для виробництва амінокислот — будівельних білків, необхідних розвитку життя.

Комп'ютерне моделювання продемонструвало, що крижані комети, що розбилися об поверхню Землі мільярди років тому, можливо, містили пребіотичні суміші та найпростіші амінокислоти типу гліцину, з яких згодом і зародилося життя на Землі.

Кількість енергії, що вивільняється при зіткненні небесного тіла та планети, достатньо для запуску процесу формування амінокислот

Вчені виявили, що крижані тіла з ідентичними органічними сполуками, властивими кометам, можна знайти усередині Сонячної системи. Наприклад, Енцелад - один із супутників Сатурна, або Європа - супутник Юпітера, містять у своїй оболонці органічні речовинизмішані з льодом. Гіпотетично, будь-яке бомбардування супутників метеоритами, астероїдами чи кометами може призвести до життя на даних планетах.

Вконтакте

Протягом 2003-2008рр. група російських та австрійських учених за участю Хайнца Кольманна, відомого палеонтолога, куратора Національного парку «Айзенвурцен», проводила вивчення катастрофи, що сталася 65 млн. років тому, коли на Землі вимерло понад 75% усіх організмів, у тому числі динозаврів. Більшість дослідників вважають, що вимирання було з падінням астероїда, хоча є й інші точки зору.

Сліди цієї катастрофи в геологічних розрізах представлені тонким шаром чорних глин потужністю від 1 до 5 см. Один із таких розрізів знаходиться в Австрії, у Східних Альпах, у Національному парку неподалік маленького містечка Гамс, розташованого за 200 км на південний захід від Відня. В результаті вивчення зразків з цього розрізу за допомогою скануючого електронного мікроскопа виявлені незвичайні за формою та складом частинки, які в наземних умовах не утворюються і відносяться до космічного пилу.

Космічний пил на Землі

Вперше сліди космічної речовини на Землі виявлені в червоних глибоководних глинах англійською експедицією, що досліджувала дно Світового океану на судні "Челленджер" (1872-1876). Їх описали Меррей і Ренард у 1891 р. На двох станціях у південній частині Тихого океану при драгуванні з глибини 4300 м були підняті зразки залізомарганцевих конкрецій та магнітних мікросфер діаметром до 100 мкм, які згодом отримали назву «космічні кульки». Проте детально мікросфери заліза, підняті експедицією на «Челленджері», було досліджено лише останніми роками. З'ясувалося, що кульки на 90% складаються з металевого заліза, на 10% – з нікелю, а їхня поверхня покрита тонкою скоринкою оксиду заліза.

Мал. 1. Моноліт із розрізу Гамс 1, підготовлений для відбору зразків. Латинськими літерами позначені шари різного віку. Перехідний шар глини між крейдяним та палеогеновим періодами (вік близько 65 млн. років), у якому знайдено скупчення металевих мікросфер та пластин відзначений буквою «J». Фото О.Ф. Грачова

З виявленням загадкових кульок у глибоководних глинах, власне, і пов'язаний початок вивчення космічної речовини Землі. Однак вибух інтересу дослідників до цієї проблеми стався після перших запусків космічних апаратів, за допомогою яких стало можливим відбирати місячний ґрунт та зразки пилових частинок із різних ділянок Сонячної системи. Важливе значення мали також роботи К.П. Флоренського (1963), який вивчав сліди Тунгуської катастрофи, та Є.Л. Крінова (1971), що досліджував метеорний пил на місці падіння Сихоте-Алінського метеорита.

Інтерес дослідників до металевих мікросфер призвів до того, що їх стали виявляти в осадових породах різного віку та походження. Металеві мікросфери знайдені у льодах Антарктики та Гренландії, у глибоководних океанічних опадах та марганцевих конкреціях, у пісках пустель та приморських пляжів. Часто зустрічаються вони у метеоритних кратерах і поруч із ними.

В останнє десятиліття металеві мікросфери позаземного походження знаходять в осадових породах різного віку: від нижнього кембрію (близько 500 млн років тому) до сучасних утворень.

Дані про мікросфери та інші частинки з давніх відкладень дозволяють судити про обсяги, а також про рівномірність або нерівномірність надходження космічної речовини на Землю, про зміну складу частинок, що надходили на Землю, з космосу і про першоджерела цієї речовини. Це важливо, оскільки ці процеси впливають розвиток життя Землі. Багато з цих питань ще далекі від вирішення, проте накопичення даних та всебічне їх вивчення, безсумнівно, дозволить відповісти на них.

Наразі відомо, що загальна маса пилу, що обертається всередині земної орбіти, близько 1015 т. На поверхню Землі щорічно випадає від 4 до 10 тис. т космічної речовини. 95% падаючої на поверхню Землі речовини складають частинки розміром 50-400 мкм. Питання про те, як змінюється у часі швидкість надходження космічної речовини на Землю, залишається спірним досі, незважаючи на безліч досліджень, проведених в останні 10 років.

Виходячи з розмірів частинок космічного пилу, в даний час виділяють власне міжпланетний космічний пил розміром менше 30 мкм і мікрометеорити більше 50 мкм. Ще раніше О.Л. Крінов запропонував найдрібніші оплавлені з поверхні уламки метеорного тіла називати мікрометеоритами.

Суворі критерії розмежування космічного пилу та метеоритних частинок поки що не розроблені, і навіть на прикладі вивченого нами розрізу Гамс показано, що металеві частинки та мікросфери різноманітніші за формою та складом, ніж передбачено наявними класифікаціями. Практично ідеальна сферична форма, металевий блиск та магнітні властивості частинок розглядалися як доказ їхнього космічного походження. На думку геохіміка Е.В. Соботовича, «єдиним морфологічним критерієм оцінки космогенності досліджуваного матеріалу є наявність оплавлених кульок, зокрема магнітних». Однак, крім форми, вкрай різноманітної, принципово важливий хімічний склад речовини. Дослідники з'ясували, що поряд із мікросферами космічного походження існує величезна кількість кульок іншої генези – пов'язані з вулканічною діяльністю, життєдіяльністю бактерій чи метаморфізмом. Відомі дані про те, що залізисті мікросфери вулканогенного походження значно рідше бувають ідеальної сферичної форми і до того ж мають підвищену домішку титану (Ti) (понад 10%).

Російсько-австрійська група геологів та знімальна група Віденського телебачення на розрізі Гамс у Східних Альпах. На передньому плані – А.Ф.Грачев

Походження космічного пилу

Питання про походження космічного пилу, як і раніше, предмет дискусії. Професор Е.В. Соботович вважав, що космічний пил може бути залишками початкової протопланетної хмари, проти чого в 1973 р. заперечували Б.Ю. Левін та О.М. Симоненко, вважаючи, що дрібнодисперсна речовина не могла довго зберігатися (Земля та Всесвіт, 1980 № 6).

Існує й інше пояснення: утворення космічного пилу пов'язане із руйнуванням астероїдів та комет. Як зазначав Е.В. Соботович, якщо кількість космічного пилу, що надходить на Землю, не змінюється в часі, то мають рацію Б.Ю. Левін та О.М. Симоненко.

Незважаючи на велику кількість досліджень, відповідь на це принципове питання в даний час не може бути дано, бо кількісних оцінок дуже мало, а їх точність дискусійна. Останнім часом дані ізотопних досліджень за програмою NASA частинок космічного пилу, відібраних у стратосфері, дозволяють передбачати існування частинок соняшникового походження. У складі цього пилу були виявлені такі мінерали, як алмаз, муасаніт (карбід кремнію) і корунд, які за ізотопами вуглецю та азоту дозволяють відносити їх освіту на час до формування Сонячної системи.

Важливість вивчення космічного пилу у геологічному розрізі очевидна. У цій статті наведено перші результати дослідження космічної речовини в перехідному шарі глин на межі крейди та палеогену (65 млн років тому) з розрізу Гамс, у Східних Альпах (Австрія).

Загальна характеристика розрізу Гамс

Частинки космічного походження отримані з кількох розрізів перехідних шарів між крейдою та палеогеном (у германомовній літературі – кордон К/Т), розташованих неподалік альпійського села Гамс, де однойменна річка у кількох місцях розкриває цей кордон.

У розрізі Гамс 1 з оголення було вирізано моноліт, в якому межа К/T виражена дуже добре. Його висота – 46 см, ширина – 30 см у нижній частині та 22 см – у верхній, товщина – 4 см. Для загального вивчення розрізу моноліт був розділений через 2 см (знизу вгору) на шари, позначені літерами латинського алфавіту (A, B ,C…W), а в межах кожного шару також через 2 см проведено маркування цифрами (1, 2, 3 тощо). Більш детально вивчався перехідний шар J на ​​межі К/T, де було виділено шість субшарів потужністю близько 3 мм.

Результати досліджень, отримані в розрізі Гамс 1, багато в чому повторені при вивченні іншого розрізу – Гамс 2. До комплексу досліджень входило вивчення шліфів та мономінеральних фракцій, їх хімічний аналіз, а також рентгено-флуоресцентний, нейтронно-активіаційний та рентгено-структурний аналізи аналіз гелію, вуглецю та кисню, визначення складу мінералів на мікрозонді, магнітомінералогічний аналіз.

Різноманітність мікрочастинок

Залізні та нікелеві мікросфери з перехідного шару між крейдою та палеогеном у розрізі Гамс: 1 – мікросфера Fe з грубою сітчасто-горбистою поверхнею (верхня частина перехідного шару J); 2 – мікросфера Fe з грубою поздовжньо-паралельною поверхнею (нижня частина перехідного шару J); 3 – мікросфера Fe з елементами кристалографічного огранювання та грубої комірчасто-сітчастої текстурою поверхні (шар M); 4 – мікросфера Fe з тонкою сітчастою поверхнею (верхня частина перехідного шару J); 5 – мікросфера Ni із кристаллітами на поверхні (верхня частина перехідного шару J); 6 – агрегат спекли мікросфер Ni з кристаллітами на поверхні (верхня частина перехідного шару J); 7 - агрегат мікросфер Ni з мікроалмазами (С; верхня частина перехідного шару J); 8, 9 – характерні форми металевих частинок з перехідного шару між крейдою та палеогеном у розрізі Гамс у Східних Альпах.

У перехідному шарі глини між двома геологічними кордонами – крейдою та палеогеном, а також на двох рівнях у лежачих відкладах палеоцену в розрізі Гамс знайдено безліч металевих частинок та мікросфер космічного походження. Вони значно різноманітніші за формою, текстурою поверхні та хімічним складом, ніж усі відомі досі в перехідних шарах глини цього віку в інших регіонах світу.

У розрізі Гамс космічну речовину представлено дрібнодисперсними частинками різної форми, серед яких найпоширенішими є магнітні мікросфери розміром від 0.7 до 100 мкм, що перебувають на 98% із чистого заліза. Такі частинки у вигляді кульок або мікросферул у великій кількості зустрінуті не тільки в шарі J, а й вище в глинах палеоцену (шари K і М).

Мікросфери складаються із чистого заліза або магнетиту, деякі з них мають домішки хрому (Cr), сплаву заліза та нікелю (аваруїту), а також із чистого нікелю (Ni). Деякі частинки Fe-Ni містять домішка молібдену (Mo). У перехідному шарі глини між крейдою та палеогеном усі вони виявлені вперше.

Ніколи раніше не траплялися і частинки з високим вмістом нікелю та значною домішкою молібдену, мікросфери з наявністю хрому та шматки спіралеподібного заліза. Крім металевих мікросфер і частинок у перехідному шарі глини в Гамсі виявлено Ni-шпинель, мікроалмази з мікросферами чистого Ni, а також рвані пластини Au, Cu, які не зустрінуті в відкладеннях нижче і вище.

Характеристика мікрочастинок

Металеві мікросфери в розрізі Гамс присутні на трьох стратиграфічних рівнях: у перехідному шарі глини зосереджені різноманітні формою залізисті частинки, у лежачих дрібнозернистих пісковиках шару K, а третій рівень утворюють алевроліти шару M.

Деякі сфери мають гладку поверхню, інші - сітчасто-горбкувату поверхню, треті покриті сіткою дрібних полігональних або системою паралельних тріщин, що відходять від однієї магістральної тріщини. Вони бувають порожнистими, скорлупоподібними, заповненими глинистим мінералом, можуть мати і внутрішню концентричну будову. Металеві частинки та мікросфери Fe зустрічаються по всьому перехідному шару глини, але в основному зосереджені на нижніх та середніх горизонтах.

Мікрометеорити є оплавленими частинками чистого заліза або залізо-нікелевого сплаву Fe-Ni (аваруїт); їх розміри – від 5 до 20 мкм. Численні частинки аваруїту приурочені до верхнього рівня перехідного шару J, тоді як чисто залізисті присутні в нижній і верхній частинах перехідного шару.

Частинки у вигляді пластин з поперечно-горбистій поверхнею складаються лише із заліза, їх ширина – 10–20 мкм, довжина – до 150 мкм. Вони злегка дугоподібно вигнуті і зустрічаються в основі перехідного шару J. У його нижній частині також зустрінуті пластини Fe-Ni з домішкою Mo.

Пластини із сплаву заліза та нікелю мають подовжену форму, злегка вигнуті, з поздовжніми борозенками на поверхні, розміри коливаються в довжину від 70 до 150 мкм при ширині близько 20 мкм. Найчастіше вони зустрічаються в нижній та середній частинах перехідного шару.

Залізисті пластини з поздовжніми борозенками за формою та розмірами ідентичні пластинам сплаву Ni-Fe. Вони приурочені до нижньої та середньої частин перехідного шару.

Особливий інтерес становлять частинки чистого заліза, що мають форму правильної спіралі та вигнуті у вигляді гачка. В основному вони складаються із чистого Fe, рідко це сплав Fe-Ni-Mo. Частинки спіралеподібного заліза зустрічаються у верхній частині перехідного шару J та у вищележачому прошарі пісковика (шар K). Спіралеподібна частка Fe-Ni-Mo знайдена в основі перехідного шару J.

У верхній частині перехідного шару J були присутні кілька зерен мікроалмазів, що спеклися з Ni-мікросферами. Мікрозондові дослідження нікелевих кульок, проведені на двох приладах (з хвильовими та енергодисперсійними спектрометрами), показали, що ці кульки складаються з практично чистого нікелю під тонкою плівкою оксиду нікелю. Поверхня всіх нікелевих кульок усіяна чіткими кристаліти з вираженими двійниками розміром 1-2 мкм. Настільки чистий нікель у вигляді кульок з добре розкристалізованою поверхнею не зустрічається ні в магматичних породах, ні в метеоритах, де нікель обов'язково містить значну кількість домішок.

При вивченні моноліту з розрізу Гамс 1 кульки чистого Ni зустрінуті тільки у верхній частині перехідного шару J (у найвищій його частині – дуже тонкому осадовому шарі J 6, товщина якого не перевищує 200 мкм), а за даними термагнітного аналізу металевий нікель присутній у перехідному шарі, починаючи з субшару J4. Тут поряд із кульками Ni виявлено й алмази. У шарі, знятому з кубика площею 1 см2, кількість знайдених зерен алмазу обчислюється десятками (з розміром від часток мікронів до десятків мікронів), а нікелевих кульок таких самих розмірів – сотнями.

У зразках верхньої частини перехідного шару, узятих безпосередньо з оголення, виявили алмази з дрібними частинками нікелю на поверхні зерна. Істотно, що з вивченні зразків із цієї частини шару J, виявлено також присутність і мінералу муасанита. Раніше мікроалмази було знайдено у перехідному шарі на межі крейди та палеогену в Мексиці.

Знахідки в інших районах

Мікросфери Гамса з концентричною внутрішньою будовою аналогічні тим, що були здобуті експедицією "Челленджер" у глибоководних глинах Тихого океану.

Частинки заліза неправильної форми з оплавленими краями, а також у вигляді спіралей і вигнутих гачків і пластин мають велику схожість з продуктами руйнування метеоритів, що падають на Землю, їх можна розглядати як метеоритне залізо. До цієї категорії можуть бути віднесені частинки аваруїту і чистого нікелю.

Вигнуті залізні частинки близькі різноманітним формам сліз Пеле - крапель лави (лапілів), які викидають у рідкому стані вулкани з жерла при виверженнях.

Таким чином, перехідний шар глини в Гамсі має гетерогенну будову і чітко поділяється на дві частини. У нижній та середній частинах переважають частинки та мікросфери заліза, тоді як верхня частина шару збагачена нікелем: частинками аваруїту та мікросферами нікелю з алмазами. Це підтверджується не лише розподілом частинок заліза та нікелю в глині, але також даними хімічного та термомагнітного аналізів.

Порівняння даних термомагнітного аналізу та мікрозондового аналізу свідчить про надзвичайну неоднорідність у розподілі нікелю, заліза та їх сплаву в межах шару J, проте за результатами термомагнітного аналізу чистий нікель фіксується лише з шару J4. Звертає на себе увагу і те, що спіралеподібне залізо зустрічається переважно у верхній частині шару J і продовжує зустрічатися в шарі K, що його перекриває, де, однак, мало частинок Fe, Fe-Ni ізометричної або пластинчастої форми.

Підкреслимо, що така явна диференціація заліза, нікелю, іридію, виявлена ​​в перехідному шарі глини в Гамсі, є і в інших районах. Так, в американському штаті Нью-Джерсі в перехідному (6 см) сферуловому шарі іридієва аномалія різко виявилася в його основі, а ударні мінерали зосереджені лише у верхній (1 см) частині цього шару. На Гаїті на межі крейди та палеогену і у верхній частині сферулового шару відзначається різке збагачення Ni та ударним кварцом.

Фонове явище для Землі

Багато особливостей знайдених сферул Fe і Fe-Ni аналогічні кулькам, виявленим експедицією «Челленджер» у глибоководних глинах Тихого океану, в районі Тунгуської катастрофи та місцях падіння Сихоте-Алінського метеориту та метеориту Ніо в Японії, а також в осадових гірських породах різного віку районів світу Крім районів Тунгуської катастрофи та падіння Сихоте-Алінського метеорита, у всіх інших випадках утворення не тільки сферул, а й частинок різної морфології, що складаються з чистого заліза (іноді з вмістом хрому) та сплаву нікелю із залізом, жодного зв'язку з імпактною подією не має. Ми розглядаємо появу таких частинок як результат падіння на поверхню Землі космічного міжпланетного пилу – процесу, який безперервно триває з моменту утворення Землі та є своєрідним фоновим явищем.

Багато частинок, вивчені в розрізі Гамс близькі за складом до валового хімічного складу метеоритної речовини в місці падіння Сихоте-Алінського метеориту (за даними Е.Л. Крінова, це 93.29% заліза, 5.94% нікелю, 0.38% кобальту).

Присутність молібдену в деяких частках не є несподіваною, оскільки його включають метеорити багатьох типів. Зміст молібдену в метеоритах (залізних, кам'яних та кутистих хондритах) знаходиться в межах від 6 до 7 г/т. Найважливішим стала знахідка молібденіту в метеориті Алленді у вигляді включення у металі наступного складу (вага.%): Fe – 31.1, Ni – 64.5, Co – 2.0, Cr – 0.3, V – 0.5, P – 0.1. Слід зазначити, що самородний молібден і молібденіт були виявлені і в місячному пилу, відібраному автоматичними станціями «Місяць-16», «Місяць-20» та «Місяць-24».

Вперше знайдені кульки чистого нікелю з добре розкристалізованою поверхнею не відомі ні в магматичних породах, ні в метеоритах, де нікель обов'язково містить значну кількість домішок. Така структура поверхні нікелевих кульок могла виникнути у разі падіння астероїду (метеориту), що призвело до виділення енергії, що дозволила не тільки розплавити матеріал тіла, що впало, але й випарувати його. Пари металу могли бути підняті вибухом на більшу висоту (ймовірно, на десятки кілометрів), де й відбувалася кристалізація.

Частинки, що складаються з аваруїту (Ni3Fe), знайдені разом із металевими кульками нікелю. Вони відносяться до метеорного пилу, а оплавлені частинки заліза (мікрометеорити) слід розглядати як «метеоритний пил» (за термінологією Е.Л. Крінова). Кристали алмазу, зустрінуті разом з кульками нікелю, ймовірно, виникли в результаті абляції (плавлення та випаровування) метеориту з тієї ж хмари пари при її подальшому охолодженні. Відомо, що синтетичні алмази отримують методом спонтанної кристалізації з розчину вуглецю в розплаві металів (Ni, Fe) вище лінії фазової рівноваги графіт-алмаз у формі монокристалів, їх зростків, двійників, полікристалічних агрегатів, каркасних кристалів, голкових кристалів форми, неправильних. Практично всі з перерахованих типоморфних особливостей кристалів алмазу було виявлено у вивченому зразку.

Це дозволяє зробити висновок про схожість процесів кристалізації алмазу в хмарі нікель-вуглецевої пари при її охолодженні та спонтанної кристалізації з розчину вуглецю в розплаві нікелю в експериментах. Однак остаточний висновок про природу алмазу можна буде зробити після детальних ізотопних досліджень, для чого необхідно отримати досить велику кількість речовини.

Таким чином, вивчення космічної речовини у перехідному глинистому шарі на межі крейди та палеогену показало його присутність у всіх частинах (від шару J1 до шару J6), але ознаки імпактної події фіксуються лише з шару J4, вік якого 65 млн. років. Цей шар космічного пилу можна порівняти з часом загибелі динозаврів.

А.Ф.ГРАЧОВ доктор геолого-мінералогічних наук, В.A.ЦЕЛЬМОВИЧ кандидат фізико-математичних наук, Інститут фізики Землі РАН (ІФЗ РАН), О.А.КОРЧАГІН кандидат геолого-мінералогічних наук, Геологічний інститут РАН (ГІН РАН).

Журнал "Земля та Всесвіт" № 5 2008 рік.

Багато людей із захопленням милуються прекрасним видовищем зоряного неба, одного з найбільших творів природи. У ясному осінньому небі добре помітно, як через все небо пролягає смуга, що слабо світиться, звана Чумацьким Шляхом, що має неправильні обриси з різною шириною і яскравістю. Якщо розглядати Чумацький Шлях, що утворює нашу Галактику, в телескоп, то виявиться, що ця яскрава смуга розпадається на безліч зірок, що слабо світяться, які для неозброєного ока зливаються в суцільне сяйво. В даний час встановлено, що Чумацький Шлях складається не тільки із зірок та зоряних скупчень, але також із газових та пилових хмар.

Космічний пил виникає у багатьох космічних об'єктах, де відбувається швидкий відтік речовини, що супроводжується охолодженням. Вона проявляється за інфрачервоному випромінюванню гарячих зірок Вольфа-Райєз дуже потужним зоряним вітром, планетарних туманностей, оболонок наднових та нових зірок. Багато пилу існує у ядрах багатьох галактик (наприклад, М82, NGC253), у тому числі йде інтенсивне закінчення газу. Найбільш яскраво вплив космічного пилу проявляється при випромінюванні нової зірки. Через кілька тижнів після максимуму блиску нової у її спектрі з'являється сильний надлишок випромінювання в інфрачервоному діапазоні, викликаний появою пилу з температурою близько K. Подальша

Що космічний вакуум не такий порожній, як про це вважає обиватель, ми все ж таки не можемо не відзначити, що і «наповненим» його назвати можна важко. Водень, кальцій, залізо — все це є у космічному середовищі, однак у таких кількостях, що без точного обладнання марно й намагатись шукати.

Чого тут дивуватися з того факту, що аж до 1930 року більшість вчених була переконана в тому, що в просторі між зірками немає ніякого середовища, яке б викликало помітне поглинання зоряного світла. Тому щодо відстані до будь-якої зірки користувалися відомим законом ослаблення блиску джерела світла пропорційно квадрату відстані до нього. Проте, чинячи таким чином, вчені робили жахливу помилку.

Справа в тому, що це положення, справедливе у разі абсолютно прозорого простору, виявляється неправильним у разі наявності поглинаючого середовища. А на те, що простір між зірками не цілком прозорий, вказував ще сто років тому видатний російський учений В. Я. Струве, проте його ідеї сучасниками оцінені були.

На щастя, на початку 1930-х р.р. правоту вченого було доведено. Космос тепер уже ніхто не називав абсолютно прозорою порожнечею, а виною спотворень учених минулого, що не приймаються до уваги, стало ні що інше, як космічний пил.

З цих пір астрономи почали ретельно вивчати розподіл поглинаючої речовини в просторі, дослідити, як воно змінює видимі колір і блиск зірок. Без урахування цього явища всі подальші міркування про будову зоряного світу не можуть бути правильними.

Космічний пил не тільки вносить спотворення при визначенні відстаней у космосі, але також спотворює наші уявлення про зірок. Явище почервоніння зірок, завдяки якому зірки здаються нам порівняно холоднішими, ніж вони є насправді — цілком «заслуга» космічного пилу.

Міжзоряний пил не є середовищем рівномірної щільності і складається з окремих хмар, середні розміри яких такі, що світло від одного їх краю до іншого йде протягом десяти років, тобто розміри цих хмар значно більші за середню відстань між зірками.

Вже давно було відомо, що у світовому просторі між зірками існують величезні хмари розрідженої матерії, з яких одні є газовими, інші пиловими. Хмари космічного пилу світять відбитим світлом тих зірок, які розташовані поблизу них.

Однак у питанні про те, чи є щось спільне між цими світлими пиловими туманностями і поглинаючим міжзоряним середовищем, яке теж складається з хмар, не було повної ясності.

Деякі особливості великих хмар темного пилу, так званих темних туманностей, Виявляються завдяки тому, що вони поглинають світло зірок, що знаходяться за ними, і на сяючому тлі утворюють як би провали повної чорноти.

У результаті було доведено, що всі відмінності між «темними» та «світлими» пиловими туманностями полягають лише в тому, що другі знаходяться по сусідству з дуже яскравими зірками, які висвітлюють їх досить сильно, щоб вони були видимі, а перші такі. "підсвічування" позбавлені.

Таким чином, ніякої істотної різниці між світлими і темними хмарами космічного пилу не виявилося, і питання про те, якими вони нам видаються, залежить виключно від випадкового розташування їх по відношенню до яскравих зірок.

Космічний пил, його склад і властивості мало відомі людині, яка не пов'язана з вивченням позаземного простору. Проте таке явище залишає свої сліди на планеті! Розглянемо докладніше, звідки вона береться і як впливає життєдіяльність Землі.

Поняття космічного пилу

Космічний пил на Землі найчастіше знаходиться у певних шарах океанічного дна, крижаних щитах полярних областей планети, відкладеннях торфу, важкодоступних місцях пустелі та метеоритних кратерах. Розмір цієї речовини - менше 200 нм, що робить його вивчення проблематичним.

Зазвичай поняття космічного пилу включає розмежування на міжзоряний і міжпланетний різновид. Втім, все це дуже умовне. Найбільш зручним варіантом для вивчення подібного явища вважають дослідження пилу з космосу на межах Сонячної системи або за її межами.

Причина такого проблематичного підходу до дослідження об'єкта полягає в тому, що властивості позаземного пилу кардинально змінюються при знаходженні поруч із такою зіркою, як Сонце.

Теорії походження космічного пилу

Потоки космічного пилу постійно атакують поверхню Землі. Виникає питання, звідки береться ця речовина. Його походження дає ґрунт для безлічі дискусій серед фахівців у цій галузі.

Вирізняють такі теорії утворення космічного пилу:

• Розпад небесних тіл. Деякі вчені вважають, що космічний пил - не що інше, як результат руйнування астероїдів, комет та метеоритів.
• Залишки хмари протопланетного типу. Є версія, за якою космічний пил відносять до мікрочастинок протопланетної хмари. Втім, таке припущення викликає деякі сумніви через недовговічність дрібнодисперсної речовини.
• Результат вибуху на зірках. Внаслідок цього процесу, на думку деяких фахівців, відбувається потужний викид енергії та газу, що призводить до утворення космічного пилу.
• Залишкові явища після формування нових планет. Так зване будівельне «сміття» стало основою для виникнення пилу.

За деякими дослідженнями, певна частина складової космічного пилу виникла раніше формування Сонячної системи, що робить цю речовину ще цікавішою для подальшого вивчення. На це варто звернути увагу при оцінці та аналізі такого позаземного явища.

Основні різновиди космічного пилу

Конкретної класифікації видів космічного пилу на даний момент немає. Можна розмежувати підвиди за візуальними характеристиками та місцем утворення цих мікрочастинок.

Розглянемо сім груп космічного пилу в атмосфері, різних за зовнішніми показниками:

1. Сірі уламки неправильної форми. Це залишкові явища після зіткнення метеоритів, комет та астероїдів розміром трохи більше 100-200 нм.
2. Частинки шлакоподібної та попелоподібної освіти. Такі об'єкти складні в упізнанні виключно за зовнішніми ознаками, тому що зазнали змін, пройшовши через атмосферу Землі.
3. Зерна округлої форми, що за параметрами схожі на піск чорного кольору. Зовні вони нагадують порошок магнетиту (магнітного залізняку).
4. Чорні кола невеликого розміру, що мають характерний блиск. Їх діаметр не перевищує позначки 20 нм, що робить їх вивчення ретельним заняттям.
5. Більші кульки того ж кольору з шорсткою поверхнею. Їхній розмір досягає 100 нм і дозволяє детально вивчити їхній склад.
6. Кульки певного забарвлення з переважанням чорних та білих тонів із включеннями газу. Ці мікрочастинки космічного походження складаються із силікатної основи.
7. Кулі різнорідної структури зі скла та металу. Такі елементи характеризуються мікроскопічними розмірами не більше 20 нм.

За астрономічним розташуванням виділяють 5 груп космічного пилу:

• Пил, що знаходиться в міжгалактичному просторі. Даний вид може спотворювати розміри відстаней за певних розрахунків і здатний змінювати колір космічних об'єктів.
• Освіта у межах Галактики. Простір у цих межах завжди заповнений пилом від руйнування космічних тіл.
• Речовина сконцентрована між зірками. Воно найцікавіше завдяки наявності оболонки та ядра твердої консистенції.
• Пил, що розташувався поруч із певною планетою. Знаходиться вона зазвичай у кільцевій системі небесного тіла.
• Хмари з пилу навколо зірок. Вони кружляють орбітальною траєкторією самої зірки, відбиваючи її світло і створюючи туманність.

Три групи за загальною питомою вагою мікрочастинок виглядають так:

1. Металеві групи. Представники цього підвиду мають питому вагу понад п'ять грамів на кубічний сантиметр, і основа їх складається переважно із заліза.
2. Група силікатної основі. Основа – прозоре скло з питомою вагою приблизно три грами на кубічний сантиметр.
3. Змішана група. Сама назва цього об'єднання свідчить про наявність у структурі мікрочастинок як скла, і заліза. Основа також включає магнетичні елементи.

Чотири групи за подібністю внутрішньої будови мікрочастинок космічного пилу:

• Сферули з порожнім наповненням. Цей різновид часто зустрічається в місцях падіння метеоритів.
• Сферули металевої освіти. Такий підвид має ядро ​​з кобальту та нікелю, а також оболонку, що окислилася.
• Кулі однорідної складання. Такі крупинки мають окислену оболонку.
• Кульки із силікатною основою. Наявність газових вкраплень надає їм вигляду звичайних шлаків, а іноді й піни.

Слід пам'ятати, що ці класифікації дуже умовні, але є певним орієнтиром для позначення видів пилу з космосу.

Склад та характеристика компонентів космічного пилу

Розглянемо докладніше, із чого складається космічний пил. Існує певна проблема щодо складу даних мікрочастинок. На відміну від газоподібних речовин, тверді тіла мають безперервний спектр із відносно невеликою наявністю смуг, що розмиті. Внаслідок цього утрудняється ідентифікація космічних порошинок.

Склад космічного пилу можна розглянути на прикладі основних моделей цієї речовини. До них належать такі підвиди:

1. Крижані частинки, до структури яких входить ядро ​​з тугоплавкою характеристикою. Оболонка такої моделі складається з легких елементів. У частках великого розміру є атоми з елементами магнітної властивості.
2. Модель MRN, склад якої визначається наявністю силікатних та графітових вкраплень.
3. Оксидний космічний пил, в основу якого входять двоатомні оксиди магнію, заліза, кальцію та кремнію.

Загальна класифікація за хімічним складом космічного пилу:

• Кульки з металевою природою освіти. До складу таких мікрочастинок входить такий елемент, як нікель.
• Металеві кульки з наявністю заліза та відсутністю нікелю.
• Кола на силіконовій основі.
• Залізо-нікелеві кульки неправильної форми.

Більш конкретно можна розглянути склад космічного пилу на прикладі виявленої в океанічному мулі, осадових породах та льодовиках. Їхня формула мало відрізнятиметься одна від одної. Знахідки щодо морського дна являють собою кульки з силікатною і металевою основою з присутністю таких хімічних елементів, як нікель і кобальт. Також у надрах водної стихії було виявлено мікрочастинки з наявністю алюмінію, кремнію та магнію.

Ґрунти благодатні на присутність космічного матеріалу. Особливо велику кількість сферул виявлено у місцях падіння метеоритів. Основою для них послужили нікель та залізо, а також всілякі мінерали типу троіліту, кохеніту, стеатиту та інших складових.

Льодовики також тануть у своїх брилах прибульців з космосу у вигляді пилу. Силікат, залізо та нікель є основою знайдених сферул. Усі видобуті частки були класифіковані до 10 чітко розмежованих груп.

Труднощі у визначенні складу об'єкта, що вивчається, і диференціювання його від домішок земного походження залишають це питання відкритим для подальших досліджень.

Вплив космічного пилу на процеси життєдіяльності

Вплив даної субстанції до кінця не вивчений фахівцями, що дає великі можливості щодо подальшої діяльності в цьому напрямку. На певній висоті за допомогою ракет виявили специфічний пояс, що складається із космічного пилу. Це дає підстави стверджувати, що така позаземна речовина впливає на деякі процеси, що відбуваються на планеті Земля.

Вплив космічного пилу на верхні шари атмосфери

Останні дослідження свідчать, що кількість космічного пилу здатне впливати на зміну верхніх шарів атмосфери. Цей процес дуже значущий, тому що веде до певних коливань у кліматичній характеристиці планети Земля.

Величезна кількість пилу, що виник від зіткнення астероїдів, заповнює простір навколо нашої планети. Її кількість сягає майже 200 тонн за добу, що, на думку вчених, не може не залишити своїх наслідків.

Найбільш схильна до цієї атаки, на думку тих же фахівців, північна півкуля, клімат якої схильний до холодних температур і вогкості.

Питання впливу космічного пилу на утворення хмар та зміну клімату ще не вивчено достатньою мірою. Нові дослідження в цій галузі породжують все більше питань, відповіді на які поки що не отримано.

Вплив пилу з космосу на перетворення океанічного мулу

Опромінення космічного пилу сонячним вітром призводить до того, що ці частки потрапляють на Землю. Статистика свідчить про те, що найлегший із трьох ізотопів гелію у величезній кількості потрапляє через порошинки з космосу в океанічний мул.

Поглинання мінералами залізомарганцевого походження елементів із космосу стало основою у формуванні унікальних рудних утворень на океанському дні.

На даний момент кількість марганцю в областях, близьких до полярного кола, обмежена. Все це пов'язано з тим, що космічний пил не надходить у Світовий океан у тих районах через крижані щити.

Вплив космічного пилу на склад води Світового океану

Якщо розглядати льодовики Антарктиди, то вони вражають кількістю знайдених у них залишків метеоритів та наявністю космічного пилу, який у сотню разів перевищує звичайний фон.

Надмірно підвищена концентрація того ж гелію-3, цінних металів у вигляді кобальту, платини та нікелю дозволяє з упевненістю стверджувати факт втручання космічного пилу до складу льодовикового щита. При цьому речовина позаземного походження залишається в первозданному і не розбавленому водами океану вигляді, що є унікальним явищем.

На думку деяких учених, кількість космічного пилу в таких своєрідних крижаних щитах за останній мільйон років налічує близько кількох сотень трильйонів утворень метеоритного походження. У період потепління ці покриви тануть та несуть у Світовий океан елементи космічного пилу.

Дивіться відео про космічний пил:

Дане космічне новоутворення та його вплив на деякі фактори життєдіяльності нашої планети ще мало вивчено. Важливо пам'ятати, що речовина здатна впливати на зміни клімату, структуру океанічного дна та концентрацію певних речовин у водах Світового океану. Фото космічного пилу свідчать про те, як багато загадок таять у собі ці мікрочастинки. Все це робить вивчення подібного цікавим та актуальним!