О, милый мир весёлых птичьих гнёзд!
Их больше нет.
Несчастная планета попала в дождь из падающих звёзд
С диаметром от мили до полметра...
...Железо вылетает из небес.
А люди стёкла круглые наденут
И шепчутся - а может быть, не здесь?
А может, пролетят и не заденут?
Семён Кирсанов
Дожги меня.
Я рад такой судьбе.
И пусть!
И пусть я догорю на спуске, рассыпавшись,
как метеорит тунгусский, пылинки не оставив о себе.
Семён Кирсанов
Начнём с определений. Метеориты - это упавшие на Землю небольшие тела космического происхождения. В момент, когда такое тело ещё не достигло твёрдой поверхности планеты и в огненном окружении рассекает воздух, оно называется болидом. Болид по-русски означает "метательное орудие". Видимо, имеется ввиду, что его метнул Всевышний, разгневавшись на кого-то из нас. Впрочем, далеко не все болиды достигают цели. В большинстве своём они сгорают, попав в нижние плотные слои атмосферы. Совсем крошечные тела (пылинки кометного и т.п. происхождения) сгорают в верхних слоях атмосферы и называются метеорами - "падающими звёздами". Метеор в переводе на русский язык означает "происходящее в воздухе".
Метеориты, метеоры и метеорные потоки обычно рассматриваются вместе, но о метеорах и метеорных потоках уже говорилось в главе о кометах. Последние десятилетия каких-либо новых сведений в этой области не добавили. Метеориты тоже упоминались выше в той же главе. Говорилось, что в качестве метеоритов на Землю могут падать кометные ядра и их обломки, а также небольшие астероиды и т.п. тела.
В случае столкновения с Землёй кометных ядер и их обломков последние могут не долетать до твёрдой поверхности Земли и взрываться от "удара" о земную атмосферу. Так как скорости подобных тел очень велики, воздух представляет для них серьёзное препятствие. До недавнего времени было известно всего два случая падения относительно крупных тел кометного происхождения - Тунгусский метеорит и метеорит 1992-го года в Голландии. Оба они взорвались в воздухе, но ударная волна (спрессованный болидом воздух) достигла твёрдой поверхности. Тунгусский метеорит диаметром порядка 30 м взорвался на высоте 10 км и повалил лес на площади 2000 км2 [Силкин, 1994]. Интересно, что непосредственно в той точке, куда "метил Всевышний" вертикальные стволы уцелели, но лишились веток, а вокруг её деревья упали.
Небольшие астероиды, их обломки и т.п. объекты сталкиваются с Землёй гораздо чаще. И это вполне объяснимо, так как пояс астероидов находится гораздо ближе к нашей планете, чем облако Оорта.
Признаки метеорита:
кора плавления (толщиной не более 1 мм);
ямки-регмаглипты (результат сверлящего действия воздуха);
иногда конусообразная форма, но чаще форма обломков (раскол при ударе об воздух);
шарики-хондры (видны на изломе в лупу или даже простым глазом).
Первые три признака понятны, если учесть, что тело вонзилось в атмосферу со скоростью до 73 км/с (до 43 км/с скорость самого тела и 30 км/с скорость Земли, если Земля и это тело двигались навстречу). Последний признак бывает не всегда и связан, по мнению автора, с характером возникновения исходных тел (астероидов). Астероиды "слипались" из более мелких частиц в результате обычной метеоритной бомбёжки, но в условиях почти полного отсутствия атмосферы (отличие от больших планет). При соударениях микрометеорит с каким-то количеством вещества более крупного тела всегда испарялся. Пар в условиях слабого тяготения медленно опускался на поверхность астероида, образуя по пути туман из слипшихся молекул, а потом капельки жидкости, которые принимали шаровидную форму и перед падением ещё успевали остыть и затвердеть.
Метеориты бывают каменными (чаще всего, из силикатов), железными (Fe с примесью Ni и Co), железокаменными (реже всего). Из железных метеоритов в нашей стране особенно известен Сихотэ-Алинский, упавший в виде железного дождя в 1947 г. Обнаружено свыше 200 воронок диаметром от 10 см до 26 м. Найдено 7000 осколков общим весом 23 тонны. Самый крупный - 1745 кг.
В большинстве своём небольшие метеориты полностью затормаживаются на высоте 10 - 20 км от трения об воздух (в этот момент они раскалены, светятся), а потом падают под действием своего веса уже без свечения. Только что упавший метеорит бывает горячим, но не раскалённым. Метеорное тело перестаёт светиться при скорости 2 км/с.
Крупные метеориты протыкают всю атмосферу и превращаются в газ при ударе о землю. Устремляющийся во все стороны газ производит взрыв, в результате чего образуется метеоритный кратер.
В составе метеоритов преобладают 8 элементов: Fe, Ni, S, Mg, Si, Al, Ca, O. Остальные элементы встречаются в ничтожно малых количествах. Элементы образуют химические соединения, встречающиеся на Земле, но есть и ряд специфических минералов.
Новые сведения
В последние годы в печати приводились данные по количеству метеоритов, падающих на Землю. Интерес к этой теме усилился в связи с ростом популярности гипотезы о вымирании динозавров и других групп живых организмов из-за падения гигантского метеорита 65 миллионов лет назад.
Каждый год на Землю падает в среднем 5800 метеоритов массой более 100 г. [Падение метеоритов..., 1986], хотя не очень понятно, имеются ли ввиду собственно метеориты или также сгорающие в воздухе болиды.
К числу относительно крупных недавних метеоритов принадлежит Стерлитамакский, который упал на р.Белой около Уфы в 1990 г., образовав кратер диаметром 10 метров. Болид нарастающей яркости в течение 4 секунд наблюдался в созвездии Девы одним из местных жителей. Найдена четверть обломков этого железного метеорита (общий вес определяется по размеру кратера). Крупнейший из обломков весит 315 кг (50 х 45 х 28 см) [Петаев, Гареев, 1992].
Самым информативным метеоритом считается Пикскилл, который упал в 1992 г. в США в штате Кентукки [Пикскилл..., 1994]. Он падал очень полого (прошёл бы мимо Земли, если бы не воздух), летел 40 секунд, пролетел 700 км, и его успели в течение 22 секунд запечатлеть 14 видеокамер (на вечерних школьных соревнованиях было много зрителей с видеокамерами). На высоте 46 км началась фрагментация, маленькие кусочки отставали, длина всей цепочки - 20 км, до 70 светящихся объектов [Немчинов, Попова, 1998]. Упали 2 обломка. Один из них весом 12,4 кг найден. Он пробил багажник машины.
1 февраля 1994 г. над Тихим океаном в Микронезии наблюдался также болид в одну тысячу тонн. Он светил, как Солнце. Потом взорвался. Его чуть не спутали с ракетой и ядерным взрывом [Метеорит мог привести к трагедии, 1995].
Недавно яркий болид наблюдался вблизи Калуги [Немчинов, Попова, 1998].
Сведения о болидах можно сообщать Ивану Васильевичу Немчинову в Институт динамики геосферы РАН по телефону (095) 939-79-05.
9 декабря 1997 г. на юге Гренландии упал крупный метеорит, получивший название Гренландского [Бронштэн, 1999]. Найдены мелкие осколки. Каменный метеорит. Хондрит.
20 июня 1998 г. упал метеорит Куня-Ургенч в Туркмении [Бронштэн, 1999]. Слышны были свист, грохот, сильный треск. В 8 км от места падения метеорит светил ярче Солнца и отбрасывал тени. Метеорит врезался на 4 м, образовал кратер диаметром 6 м и присыпался слоем грунта толщиной в полтора метра. 820 кг. 72 х 81 х 48 кубических сантиметров. С осколками должен быть 900 - 1000 кг. Каменный. Хондрит. Ударился со скоростью 1,5 км/с. Изначально был 3 тонны массой. Вращался вокруг Солнца с перегелием внутри орбиты Земли и афелием в 3 а.е. (астероид группы Аполлона). Догнал Землю со скоростью 13 км/с. Вошёл в атмосферу под углом 30 градусов.
Третий случай падения тела кометной природы стал общеизвестным совсем недавно, хотя метеорит упал в 1930 г. 13-го августа 1930-го года в верховьях реки Куруса в Южной Америке, как написал итальянский миссионер, "Солнце сделалось кроваво-красным и кругом распространилась тьма. На растительность посыпались красноватая пыль и пепел. Послышался звук, исходивший сверху и напоминавший свист при пролёте артиллерийских снарядов. Звук усиливался, пугая всех. Те, кто не побоялся взглянуть на небо, увидели огромные огненные шары, падавшие с неба, подобно разрядам молнии. Они упали в центре леса, причём были слышны три удара, похожие на раскаты грома, сопровождавшиеся сотрясением земли" [Бронштен, 1999]. Заметка миссионера была опубликована в газете Ватикана. Появилась также заметка в "Дейли Геральд", но на эти публикации из специалистов обратил внимание только исследователь Тунгусского метеорита Кулик, написавший статью "Бразильский двойник Тунгусского метеорита". О статье в 1989 г. вспомнили русские исследователи Тунгусского метеорита Н.В.Васильев и Г.В.Андреев. Тогда начали работу западные исследователи. В 1998 г. на место падения была отправлена экспедиция. Опросили очевидцев. Установлено, что энергия взрыва была лишь в 2 раза меньше, чем при падении Тунгусского метеорита. Взрыв произошёл на высоте 5 - 10 км. Нашли три депрессии (углубления), и одна из них ограничена кольцевой структурой диаметром 1 км. Метеорит упал 13-го августа, а 12-го августа был максимум метеорного потока Персеид. Направление падения совпадало с направлением Персеид. Интересно, что в 1995 г. российские астрономы М.А.Смирнов и А.М.Микиш обнаружили в период действия Персеид тела до 50 м, летевшие из радианта потока [Бронштен, 1999]. Не опечатка ли - уж очень большие? Или речь идёт о пролёте этих тел очень далеко от Земли?
18 января 2000 г. близ оз. Тагиш в Канаде со взрывом упал метеорит, названный Тагиш-Лейк. Его масса перед входом в атмосферу должна была достигать 200 т. Найдены более 400 обломков массой до 2,3 кг. Пылевое облако и дымовые следы засняты. Орбита и скорость определены. Хондрит класса CI [Загадочный метеорит Тагиш-Лейк, 2001].
В США метеорит попадает в человека в среднем 1 раз в 180 лет [Падение метеоритов..., 1986].
На всей Земле метеорит попадает в человека в среднем 1 раз в 10 лет, и каждый год пробивается в среднем 16 крыш [Падение метеоритов..., 1986].
Считается, что Земля сталкивается с телами более 1 км в диаметре в среднем 1 раз в 160 000 лет. Гораздо реже бывают столкновения с 10-километровыми объектами.
На Земле известно примерно 120 ударных метеоритных кратеров диаметром от 1 до 100 км [Грив, 1990; Немчинов, Попова, 1998], а по более позднему сообщению - 150 таких кратеров, или астроблем [Масайтис, 1999]. Наиболее знаменит - Аризонский в США диаметром 1188,7 м и глубиной 173,7 м. Он возник несколько тысяч лет назад в результате столкновения Земли с астероидом диаметром около 80 м и массой около 2 миллионов тонн. Относительная скорость тела составляла 20 км/с [Садил, Пешек, 1967].
В метеоритном кратере Хоугтон испытывается оборудование для экспедиции на Марс. Кратер находится на острове Девон Канадского Арктического архипелага. Возник 22 млн. лет назад. Диаметр воронки был более 27 км. Сейчас кратер диаметром 16 км оконтурен кольцом невысоких холмов. Ландшафт не имеет аналогов на Земле [Подготовка к экспедиции..., 2000].
Очень знаменит также Попигайский метеоритный кратер, или точнее астроблема, так как в рельефе это образование выражено слабо. Оно расположено на р.Попигай в пределах Анабарского кристаллического щита в Восточной Сибири и хорошо заметно из Космоса [Масайтис, 1999]. В центре - округлое понижение с болотами и озёрами, далее от центра - несколько концентрических разрушенных структур. Диаметр - 100 км. Отдельные выбросы обнаружены в 70 км от центра. Кратер возник 35,7 млн лет назад от удара по гнейсам астероида диаметром в несколько километров. Здесь находят алмазы, как в земных кимберлитах и лампроитах, но эти алмазы не прозрачны, желты, буроваты, черны, хотя иногда даже твёрже обычных. Алмазы в настоящее время известны в 10 астроблемах. Графит, из которого они возникли, может быть и земным, и метеоритным. При ударе весь метеорит такого масштаба испаряется, но часть вещества вскоре конденсируется в небольшие капли. Алмазы из "местного" графита могут достигать 1 см.
Если астероид падает в море, то метеоритный кратер через какое-то время заполняется морскими отложениями, и обнаружить его очень тр
За 12 лет до этого гигантский кратер Элтанин, названный в честь американского исследовательского судна, открыт также в море Беллинсгаузена близ Антарктиды [Морская астроблема вблизи Антарктиды, 1998]. Предполагаемый размер астероида - 1 км. Он упал в море глубиной 5 км и создал кратер диаметром 20 км. Всплеск должен был иметь высоту 4 км и вызвать похолодание на всей Земле, обогатив атмосферу паром. Цунами у берегов Южной Америки в океане должно было иметь высоту 20 - 40 м, а на мелководьях и заливах волна могла подняться на 1 километр. Следы такой волны есть в Новой Зеландии и Австралии. Не исключено, что морские диатомовые водоросли заброшены в сухие долины Антарктиды именно этой волной.
В 1996 г. под руководством Х.Кеберля (Австрия) открыт гигантский кратер в пустыне Калахари на юге Африки. Его диаметр - не менее 120 км, но может составлять и 340 км (иногда бывают несколько концентрических валов). Катастрофа произошла 145 млн. лет назад на границе юрского и мелового периодов мезозоя [Ударные кратеры и массовые вымирания на Земле, 1997; В пустыне Калахари обнаружен след космической катастрофы, 1998].
Согласно популярной современной гипотезе, астероид, упавший 65 лет назад на границе мезозоя и кайнозоя, имел диаметр около 10 км. Он нагрел атмосферу до температуры окисления азота. Азот образовал оксиды, и они, взаимодействуя с водяным паром, превратились в азотную кислоту, которая выпала в виде дождя. Конечно, это явление могло иметь лишь местное значение. В Техасе (США) обнаружены следы цунами, прошедшего примерно 65 миллионов лет назад. 50 - 100-метровые волны выбросили из моря на берег объекты, которые иначе никак не могли оказаться на суше [Следы величайшей из волн цунами, 1989]. Ещё важнее для планеты лесной пожар, который мог охватить целый континент. В осадочных породах этого возраста наблюдается сажа, которой в 1000 раз больше, чем до этого времени и после него. В результате внезапного сгорания такого количества древесины могла быть достигнута смертельная концентрация углекислого газа в атмосфере. Кроме того, дым надолго закрыл солнце, и наступила многолетняя метеоритная "зима" (аналог ядерной "зимы"). В эти годы полностью прекратился фотосинтез (связывание углекислого газа с образованием кислорода и органических веществ). Выделившийся при пожаре углекислый газ даже не мог израсходоваться на синтез органических веществ и продолжал накапливаться в атмосфере (ведь он выделяется и без пожаров в ходе вулканической деятельности). Частички дыма через какое-то время осели, солнце стало нагревать землю, но углекислый газ не выпускал тепло обратно в Космос (парниковый эффект), и метеоритная "зима" сменилась всеобщим катастрофическим потеплением. Когда температура на планете постепенно пришла в норму, оказалось, что во многих местах ящеры вымерли, и их место стали занимать млекопитающие. Эти маленькие ночные животные мышевидного облика были теплокровными, лучше умели регулировать температуру тела (и согреваться, и не перегреваться). Ящеры, чудом уцелевшие и местами почти восстановившие численность, вскоре были окончательно вытеснены млекопитающими.
Одно из доказательств падения астероида - высокая концентрация иридия в тонком слое, соответствующем времени 65 миллионов лет назад. Большая доля иридия имеется в железном ядре Земли, но в земной коре его крайне мало, причём он поступает сюда с микрометеоритами (в каменных метеоритах его в 17 000 раз больше, чем в земной коре). Парадоксально высокая концентрация иридия на границе мезозойских и кайнозойских отложений обнаружена в 95 точках Земного шара. Соотношение изотопов осмия в этом слое тоже внеземное [Альварес, Азаро, 1990].
Не вполне ясно, где же упал этот гигантский метеорит. В Атлантическом океане недавно (в 1980-х годах?) найден кратер от метеорита, который упал примерно 54 миллиона лет назад и обладал диаметром 2 - 3 км [Подводный кратер..., 1988]. Есть также указание о 10-километровом метеоритном кратере Чиксулуб на дне Мексиканского залива вблизи полуострова Юкатан. Указывалось, что метеорит упал 65 миллионов лет назад под углом 20-30 градусов в северо-западном направлении [Астероид упал под острым углом, 1997]. С этим метеоритом связывают обломки кварца со следами удара [Альварес, Азаро, 1990]. Их находят в Северной Америке, Европе и Тихом океане, причём американские обломки крупнее. Предполагается, что при косом ударе метеорит затратил основную энергию не на образование кратера (поэтому он мал), а на нагрев атмосферы и выбрасывание на большое расстояние горных пород [Астероид упал под острым углом, 1997]. В литературе появилось также сообщение [Астероид был намного крупнее, 1994], что сравнительно маленький кратер Чиксулуб окружён внешним валом, диаметр которого составляет 300 км, а возраст - 65 миллионов лет. Кромка кратера похоронена под километровой толщей известняка. Ударивший астероид в этом случае был в диаметре более 10 км. Достоверность этих сообщений проверить трудно, так как тема стала слишком популярной и привлекает внимание журналистов.
Но, вероятно, ещё более значительная катастрофа произошла 251,4 млн. лет назад, когда погибло 70% видов позвоночных на суше и 90 % морских видов. Вымирание произошло не более, чем за 5 тысяч лет, и, возможно, ещё быстрее. Американские учёные во главе с Л.Бекер в последние годы обнаружили, что изотопный состав гелия и аргона в горных породах этого возраста "метеоритный". По некоторым показателям он отличается от земного в 50 раз. Причём сходные результаты получены в Китае, Японии и Венгрии [О древней катастрофе..., 2002].
Ещё Экзюпери в одном из своих художественных произведений описал столовые горы с многочисленными метеоритами. На гладкой поверхности этих сухих пустынных образований "гости с неба" скапливаются за миллионы лет, и спутать их их с камнями земного происхождения невозможно. Недавно японцы в горах Ямато собрали за 5 месяцев 4000 метеоритов ["Нормад"..., 2000]. Примерно такая же картина наблюдается в некоторых частях Антарктиды, где почти нет осадков. Разумеется, речь идёт о метеоритах, полностью затормозивших в атмосфере и тихо упавших под действием собственного веса. В последние годы их скопления стали тщательно изучаться, для чего в США был даже сконструирован распознающий метеориты робот ["Нормад"..., 2000]. Среди огромного количества типичных камней "астероидного" происхождения обнаружены редкие экземпляры совсем другой природы. Они сходны с лунным или марсианским грунтом, состав которого мы теперь хорошо знаем после полётов человека на Луну и посадок американских аппаратов на Марс. Считается, что это и есть лунный или марсианский грунт, выбитый при ударах крупных метеоритов. Теоретически это возможно. К началу 1990-х годов найдено 11 лунных камней в Антарктиде и один такой камень в Австралии (3 см, 19 г) [Лунный камень в Австралии, 1992]. Кроме того, в Антарктиде в 1984 г. обнаружен один камень марсианского происхождения [Есть ли жизнь на Марсе? 1992]. Он там пролежал 13 000 лет. В составе имеются минералы, которые, по мнению ряда исследователей, могли возникнуть только при наличии бактерий [Бялко, 1996]. Найдены структуры, по внешнему виду и составу похожие на ископаемые останки микробов, - волокна и карбонатные шарики, а также сложные углеводородные молекулы. Тем не менее большинство специалистов считает, что все эти образования имеют небиологическое происхождение [Всё-таки нет жизни на Марсе, 1998; Вибе, 2001].
На поверхности Марса выделены два кратера-претендента, откуда этот камень мог прилететь. Один из них диаметром 1,9 км возник на Марсе 16 миллионов лет назад (совсем недавно по геологическим масштабам) при косом падении, то есть "подходит" по всем параметрам [Откуда взялся "марсианский" метеорит, 1997].
А параметры эти следующие:
известно, что космические лучи воздействовали на метеорит всего 16 млн. лет, а, значит, кратер должен быть свежим, с крутыми склонами и выбросами из него, без более молодых кратеров поверх него;
известно, что возраст кристаллизации метеоритного вещества по изотопному методу составляет 4,5 млрд. лет, а, значит, вещество вышиблено из хорошо кратерированной возвышенности ноахидского возраста (низменности на Марсе моложе, так как затапливались);
кратер должен быть либо не менее 100 км в диаметре (иначе не вышибается вещество с Марса), либо 10-километровым, но косым, а, значит, косым, так как молодых гигантских кратеров на Марсе нет.
Молодых косых кратеров-претендентов в пределах древних равнин оказалось два. Близ одного из них был гидротермальный источник, который, по-видимому, и отложил карбонаты прилетевшего на Землю метеорита [Поиск родительского ударного кратера для метеорита, 1997], то есть это гидротермальные, а не биогенные карбонаты...
Недавно появилось указание, что некоторые метеориты (базальтовые ахондриты) залетели на Землю с Весты.
Доказательства два:
тот же светлый цвет;
на Весте, которая в диаметре составляет 530 км, есть кратер диаметром 460 км [Осколки Весты - на Земле, 1998; Базальтовые ахондриты с Весты, 1998].
При ударе с Весты мог улететь 1% её вещества, а этого достаточно, чтоб сформировать целое семейство маленьких астероидов.
Нужно сказать, что в последнее время часто делаются сенсационные заявления об открытии следов живых организмов в метеоритах. Так, например, С.И.Жмур, А.Ю.Розанов и В.М.Горленко [1997] изучили углистые хондриты (недавние каменные, то есть силикатные, метеориты астероидного происхождения, возникшие из астероидов типа C) и "нашли" остатки живых организмов возрастом 4,5 - 4,6 млрд. лет. О биогенном происхождении углистых хондритов они судят только по наличию углерода и морфологии включений. Делается вывод, что жизнь была массовым явлением в Солнечной системе вскоре после её образования, и обитаемы были даже астероиды. Сразу вспоминаются фантастические детские книжки К.Э.Циолковского, в которых в форме сказки описаны существа, живущие в открытом Космосе и получающие энергию непосредственно от Солнца. Только у Циолковского это конечный продукт эволюции, а здесь - самое начало... В статье приведены и фотографии - нити, палочки, шарики из углерода (видимо, из графита и керогена). О возможном механизме возникновения шариков писалось выше.
В метеорите Мерчиссон возрастом 4,5 млрд. лет обнаружен избыток L-формы 2-амино-2 - 3-диметилпентановой кислоты над её D-изомером в 7%. Аналогичный эффект для других органических соединений в том же метеорите составлял 9.1%, 8.4% и 2.8% [Космическое происхождение асимметрии живого? 1998]. Значит, и органические вещества, не связанные с жизнью, могут быть асимметричны, а не только биогенные. В биогенных присутствует только L-изомер. Такая асимметрия могла быть унаследована от неживого вещества. Впрочем, были попытки объявить вещество этого метеорита биогенным, а метеорит представить выбитым с Марса или с Земли [Следы жизни внутри метеорита, 1998].
Недавно появилась новая гипотеза возникновения хондритов - метеоритов с шариками от 1 мм до 1 см [Образование первых метеоритов, 1998]. Она объясняет, почему многие метеориты - это смесь вещества подвергшегося и не подвергшегося плавлению. Согласно Ф.Сю (США), от Солнца, когда оно только родилось, с полюсов летел горячий газ, который конденсировался в хондрулы (шарики). По расчётам лишь хондрулы от 1 мм до 1 см могли выпасть на поверхность зарождавшихся планет и астероидов.
К числу интересных теоретических новостей принадлежит указание, что столкновение с роем ("градом") мелких частиц может быть опаснее, чем с компактным телом той же массы, так как возникает единая ударная волна и т.д. [Плотников, Шуршалов, 2001]. Значит, подлетающий к Земле астероид нельзя дробить взрывами.