Мікрометеорит

Мікрометеорит є часточка породи що має неземне походження, зібрана на поверхні Землі та варіює в розмірі від 50 µm до 2 mm. Мікрометеорити є за своїм походженням мікрометеороїдами, які не згоріли в Земній атмосфері. Їхня різниця від метеоритів полягяє в маленькому розмірі, в їхній чисельній перевазі, різноманітності складу, будучи по походженню різновидом міжпланетного космічного пилу.[1] Мікрометеорити входять у земну атмосферу з великими швидкостями (щонайменше 11 км/с) та розігріваються через атмосферне тертя. Деякі мікрометеорити мають вагу між 10−9 — 10−4 г та є важливим джерелом надходження позаземної матерії, яка наявна на Землі на теперішній час.[2] Першим вжив термін "Мікрометеорит" Фред Лоуренс Віппл, як опис часточок розміром з пил, які досягли поверхні Землі.[3]

Вступ

Текстура та склад мікрометеоритів є варіабельною, в залежності від походження, ступенем розігрівання що залежить від кута входження в земну атмосферу та їхньої первинної швидкості. Вони явно відрізняються від нерозплавлених часточок та утримують первинний свій мінеральний склад, (Мал. 1 a, b), або частково розплавлений стан (Мал. 1 c, d) до повністю гладких сферул (Мал. 1 e, f, g, h, Мал. 2) де деякі з них втратили свою масу в наслідок випаровування (Мал. 1 i). Під час входження в атмосферу, сферули можуть перекристалізуватись, або навпаки, зберегти первинну кристалічну структуру. Наявність ядра, оточеного силікатною (склоподібною) оболонкою пояснюється різними температурами плавлення. Обплавлені сферули можуть таким чином містити мінерали (метали) включення захищені переплавленою оболонкою, що не є типовим для подрібненої в пісок породи земного походження. Мікрометеорити класифікують за складом і ступенем їхнього розігрівання (обплавлення).[4][5]

Мал 1. Поперечний переріз різних класів мікрометеоритів по вмісту та шліфуванню. Риски під зображеннями 50µm. Округлі сфери можуть бути переплавлені та мати як оригінальну так і рекристалізовану структуру. 
Мал 2. Зображення під світловим мікроскопом кам’яних космічних сферул.

Позаземні походження мікрометеоритів визначаються микроаналізами, які показують, що:

  • Метал, який вони містять подібний знайденому в метеоритах.[6]
  • Деякі містять вюстит, високотемпературний оксид заліза, знайдений в розплавленій оболонці метеоритів.[7]
  • Співвідношення в силікатних сполуках схоже до того, яке знаходять в метеоритах.[8][9]
  • Надлишок космогенного (53Mn) в залізних сферулах, та космогенного берилію (10Be), алюмінію (26Al), та сонячного ізотопу неону (20Ne) в мікрометеоритах є позаземним.[10][11]
  • Факти, такі як наявність надмірної кількості дейтерію в мікрометеоритах, говорять за те, що деякі з них мають походження не з сонячної системи, та можуть бути старшими за її вік[12][13].

Орієнтовно 30,000 ± 20,000 тонн на рік[2] космічного пилу потрапляє в верхні шари атмосфери, проте менше ніж 10% (2700 ± 1400 тонн/рік) досягає поверхні в вигляді часточок.[14] Тим не менше, сумарна маса мінералів мікрометеоритів, які осаджуються, приблизно в 50 разів більша, ніж маса метеоритів, яка за оцінками становить приблизно 50 тонн/рік.[15] Велика кількість мікрометеоритів, що входить в земну атмосферу щороку (~1017 > 10 µm) наводить на думку походження мікрометеоритів в пилоутворюючих космічних об'єктів, таких як астероїди, комети, фрагменти Місяця, Марсу. Масове дослідження мікрометеоритів може характеризувати про кількісні показники, такі як річні об'єми седиментації, швидкостей входження в атмосферу, ефекти атмосферного тертя, тоді як індивідуальні вивчення мікрометеоритів дають інформацію про походження, природу вуглецю, амінокислот, та інформацію про включення, які мають вік старший за сонячну систему.[16]

Місця збору

Мікрометеорити були зібрані з глибоководних відкладень, осадових порід і полярних відкладень; в даний час вони збирають в основному з полярного льоду і снігу. Через їхню низьку концентрацію на поверхні Землі, мікрометеорити шукаються в середовищах, які концентрують їх окремо від земних частинок.

Океанічні осади

Розплавлені мікрометеорити (космічні сферули) вперше були зібрані з глибоководних відкладень з 1873 по 1876 роки під час експедиції HMS Challenger. В 1891, Мюррей та Ренард знайшли «дві групи [метеороїдів]» перша, чорні магнітні сферули без або з металевим ядром, друга, коричневі, без металевого ядра, з кристалічною структурою.[17] В 1883, вони вважали, що знайдений матеріал був неземного походження, ввиду знахідження його далеко від можливих джерел часточок земного походження. Знайдені часточки також не були схожими на ті, які можна було знайти після виплавки металу в печах того часу, а також їхній нікель-залізний склад не нагадував самородне залізо в вулканічних породах. Сферули, які вони знаходили були в найбільших кількостях в повільно осідаючих породах - глинах, причому знайдені були нижче рівня карбонатної компенсації, що наводило на ймовірне метеоритне їхнє походження.[18] На додаток до сфер зі нікель-ферумними ядрами, деякі сфери більше 300 мкм містили також елементи платинової групи.[19]

Після першого збору за часів HMS Challenger, космічні сферули були добуті з океанічних седиментів з проб ґрунту, стовбчикових зразків, виявлені магнітом.[20][21]

Наземні осади

Земні відкладення також містять мікрометеорити, вони знайдені були в зразках, що:

  • Мають низьку швидкість седиментації, наприклад, глина[22] та коралові відкладення.[23][24]
  • Є легкорозчинними, такі як відкладення солей,[25] та вапняку[26]
  • Відсортованими з пустельних[27] берегових пісків.[7]

Аматори можуть знаходити мікрометеорити в місцях, де пил та бруд можуть збиратись та концентруватись, наприклад, в зливних ринвах з даху.[28]

Полярні відкладення

Мікрометеорити, які збирались з полярних снігів, а саме для цього брались сніги в Гренландії мали меншу долю псування та вивітрювання - інтерстиціальне скло мало кращий стан збереження, окрім того, різноманітність мікрометеоритів була більш різноманітною, чим в земних та морських відкладеннях.[4][29] Окрім снігу, для досліджень також брався кріконіт,[30][31][32] антарктичний синій лід[33], вітрові осади снігу,[34][35][36] льодове покриття,[37] дно водяного льодового колодязя,[4][14] антарктичні осадові уловлювачі[38] та недавній антарктичний сніг.[13]

Класифікація та походження мікрометеоритів

Класифікація

сучасна класифікація мікрометеоритів та метеоритів є складною, перегляд за 2007 рік якої виконано Krot та ін.,[39] упорядковує метеоритну таксономію, віднесення метеоритів та мікрометеоритів до будь з якої з груп потребує встановлення елементарної, ізотопочної та текстурної характеристики.[40]



Позаземні мікрометеорити

Входження значної частки мікрометеоритів у поле інших небесних тіл є одним із факторів формування реголіту (планетарного/місяцевого ґрунту) на інших тілах сонячної системи. За оцінками, приблизні об'єми осаду на Марс становлять від 2,700 до 59,000 тонн/рік, тобто, це 1 м товщини покриття Марсу кожен мільярд років. Заміри з програми «Вікінг» показали, що марсіанський реголіт є сумішшю 60 % базальтової породи з 40 % часточок мікрометеоритного походження. Більш розріджена марсіанська атмосфера дає змогу вижити великим часточкам здебільшого незміненими. Поріг «виживання» мікрометеоритів через розріджену атмосферу для Марса становить від 60 до 1200-μm у діаметрі без обплавлення.[41]

Див. також

Примітки
  1. Brownlee, D. E.; Bates, B.; Schramm, L. (1997). The elemental composition of stony cosmic spherules. Meteoritics and Planetary Science 32 (2): 157–175. Bibcode:1997M&PS...32..157B. doi:10.1111/j.1945-5100.1997.tb01257.x.
  2. Love, S. G.; Brownlee, D. E. (1993). A direct measurement of the terrestrial mass accretion rate of cosmic dust. Science 262 (5133): 550–553. Bibcode:1993Sci...262..550L. PMID 17733236. doi:10.1126/science.262.5133.550.
  3. Whipple, Fred (1950). The Theory of Micro-Meteorites. Proceedings of the National Academy of Sciences 36 (12): 687–695. Bibcode:1950PNAS...36..687W. PMC 1063272. PMID 16578350. doi:10.1073/pnas.36.12.687.
  4. Taylor, S.; Lever, J. H.; Harvey, R. P. (2000). Numbers, Types and Compositions of an Unbiased Collection of Cosmic Spherules. Meteoritics & Planetary Science 35 (4): 651–666. Bibcode:2000M&PS...35..651T. doi:10.1111/j.1945-5100.2000.tb01450.x.
  5. Genge, M. J.; Engrand, C.; Gounelle, M.; Taylor, S. (2008). The Classification of Micrometeorites. Meteoritics and Planetary Sciences 43 (3): 497–515. Bibcode:2008M&PS...43..497G. doi:10.1111/j.1945-5100.2008.tb00668.x.
  6. Smales, A. A.; Mapper, D.; Wood, A. J. (1958). Radioactivation analysis of "cosmic" and other magnetic spherules. Geochimica et Cosmochimica Acta 13 (2–3): 123–126. Bibcode:1958GeCoA..13..123S. doi:10.1016/0016-7037(58)90043-7.
  7. Marvin, U. B.; Marvin, M. T. (1967). Black, Magnetic Spherules from Pleistocene and Recent beach sands. Geochimica et Cosmochimica Acta 31 (10): 1871–1884. Bibcode:1967GeCoA..31.1871E. doi:10.1016/0016-7037(67)90128-7.
  8. Blanchard, M. B.; Brownlee, D. E.; Bunch, T. E.; Hodge, P. W.; Kyte, F. T. (1980). Meteoroid ablation spheres from deep-sea sediments. Earth Planet. Sci. Lett. 46 (2): 178–190. Bibcode:1980E&PSL..46..178B. doi:10.1016/0012-821X(80)90004-7.
  9. Ganapathy, R.; Brownlee, D. E.; Hodge, T. E.; Hodge, P. W. (1978). Silicate spherules from deep-sea sediments: Confirmation of extraterrestrial origin. Science 201 (4361): 1119–1121. Bibcode:1978Sci...201.1119G. PMID 17830315. doi:10.1126/science.201.4361.1119.
  10. Raisbeck, G. M.; Yiou, F.; Bourles, D.; Maurette, M. (1986). 10Be and 26Al in Greenland cosmic spherules: Evidence for irradiation in space as small objects and a probable cometary origin. Meteoritics 21: 487–488. Bibcode:1986Metic..21..487R.
  11. Nishiizumi, K.; Arnold, J. R.; Brownlee, D. E. (1995). 10Be and 26Al in individual cosmic spherules from Antarctica. Meteoritics 30 (6): 728–732. doi:10.1111/j.1945-5100.1995.tb01170.x.|first4= missing |last4= in Authors list (help)
  12. Yada, T.; Floss, C. (2008). Stardust in Antarctic micrometeorites. Meteoritical & Planetary Science 43 (8): 1287–1298. Bibcode:2008M&PS...43.1287Y. doi:10.1111/j.1945-5100.2008.tb00698.x.|first3= missing |last3= in Authors list (help)
  13. Duprat, J. E.; Dobrică, C.; Engrand, J.; Aléon, Y.; Marrocchi, Y.; Mostefaoui, S.; Meibom, A.; Leroux, H. та ін. (2010). Extreme Deuterium excesses in ultracarbonaceous Micrometeorites from Central Antarctic Snow. Science 328 (5979): 742–745. Bibcode:2010Sci...328..742D. PMID 20448182. doi:10.1126/science.1184832.
  14. Taylor, S.; Lever, J. H.; Harvey, R. P. (1998). Accretion rate of cosmic spherules measured at the South Pole. Nature 392 (6679): 899–903. Bibcode:1998Natur.392..899T. PMID 9582069. doi:10.1038/31894.
  15. Zolensky, M.; Bland, M.; Brown, P.; Halliday, I. (2006). Flux of extraterrestrial materials. У Lauretta, Dante S.; McSween, Harry Y. Meteorites and the Early Solar System II. Tucson: University of Arizona Press.
  16. Taylor, S.; Schmitz, J.H. (2001). Accretion of Extraterrestrial matter throughout Earth's history—Seeking unbiased collections of modern and ancient micrometeorites. У Peucker-Erhenbrink, B.; Schmitz, B. Accretion of extraterrestrial matter throughout earth's history/ edited by Bernhard Peucker-Ehrenbrink and Birger Schmitz; New York: Kluwer Academic/Plenum Publishers (New York: Kluwer Academic/Plenum Publishers): 205–219. Bibcode:2001aemt.book.....P. ISBN 978-1-4613-4668-5. doi:10.1007/978-1-4419-8694-8_12.
  17. Murray, J.; Renard, A. F. (1891). Report on the scientific results of the voyage of H.M.S. Challenger during the years 1873–76. Deep-Sea Deposits: 327–336.
  18. Murray, J.; Renard, A. F. (1883). On the microscopic characters of volcanic ashes and cosmic dust, and their distribution in deep-sea deposits. Proceedings of the Royal Society (Edinburgh) 12: 474–495.
  19. Brownlee, D. E.; Bates, B. A.; Wheelock, M. M. (21 червня 1984). Extraterrestrial platinum group nuggets in deep-sea sediments. Nature 309 (5970): 693–695. Bibcode:1984Natur.309..693B. doi:10.1038/309693a0.
  20. Brunn, A. F.; Langer, E.; Pauly, H. (1955). Magnetic particles found by raking the deep-sea bottom. Deep-Sea Research 2 (3): 230–246. Bibcode:1955DSR.....2..230B. doi:10.1016/0146-6313(55)90027-7.
  21. Brownlee, D. E.; Pilachowski, L. B.; Hodge, P. W. (1979). Meteorite mining on the ocean floor (abstract). Lunar Planet. Sci. X: 157–158.
  22. Crozier, W. D. (1960). Black, magnetic spherules in sediments. Journal of Geophysical Research 65 (9): 2971–2977. Bibcode:1960JGR....65.2971C. doi:10.1029/JZ065i009p02971.
  23. Czajkowski, J.; Englert, P.; Bosellini, A.; Ogg, J. G. (1983). Cobalt enriched hardgrounds-new sources of ancient extraterrestrial materials. Meteoritics 18: 286–287. Bibcode:1983Metic..18..286C.
  24. Jehanno, C.; Boclet, D.; Bonte, Ph.; Castellarin, A.; Rocchia, R. (1988). Identification of two populations of extraterrestrial particles in a Jurassic hardground of the Southern Alps. Proc. Lun. Planet. Sci. Conf. 18: 623–630. Bibcode:1988LPSC...18..623J.
  25. Mutch, T.A. (1966). Abundance of magnetic spherules in Silurian and Permian salt samples. Earth and Planetary Science Letters 1 (5): 325–329. Bibcode:1966E&PSL...1..325M. doi:10.1016/0012-821X(66)90016-1.
  26. Taylor, S.; Brownlee, D. E. (1991). Cosmic spherules in the geologic record. Meteoritics 26 (3): 203–211. Bibcode:1991Metic..26..203T. doi:10.1111/j.1945-5100.1991.tb01040.x.
  27. Fredriksson, K.; Gowdy, R. (1963). Meteoritic debris from the Southern California desert. Geochimica et Cosmochimica Acta 27 (3): 241–243. Bibcode:1963GeCoA..27..241F. doi:10.1016/0016-7037(63)90025-5.
  28. Muhs, Eric. Micrometeorites. Ice Cube—South Pole Neutrino Laboratory. University of Wisconsin at River Falls Physics Department. Процитовано 19 квітня 2015.
  29. Langway, C. C. (1963). Sampling for extra-terrestrial dust on the Greenland Ice Sheet. Union Geodesique et Geophysique Internationale, Association Internationale d'Hydrologie Scientific (Berkeley Symposium) 61: 189–197.
  30. Wulfing, E. A. (1890). Beitrag zur Kenntniss des Kryokonit. Neus Jahrb. Für Min., etc. 7: 152–174.
  31. Maurette, M.; Hammer, C.; Reeh, D. E.; Brownlee, D. E.; Thomsen, H. H. (1986). Placers of cosmic dust in the blue ice lakes of Greenland. Science 233 (4766): 869–872. Bibcode:1986Sci...233..869M. PMID 17752213. doi:10.1126/science.233.4766.869.
  32. Maurette, M.; Jehanno, C.; Robin, E.; Hammer, C. (1987). Characteristics and mass distribution of extraterrestrial dust from the Greenland ice cap. Nature 328 (6132): 699–702. Bibcode:1987Natur.328..699M. doi:10.1038/328699a0.
  33. Maurette, M.; Olinger, C.; Michel-Levy, M.; Kurat, G.; Pourchet, M.; Brandstatter, F.; Bourot-Denise, M. (1991). A collection of diverse micrometeorites recovered from 100 tonnes of Antarctic blue ice. Nature 351 (6321): 44–47. Bibcode:1991Natur.351...44M. doi:10.1038/351044a0.
  34. Koeberl, C.; Hagen, E. H. (1989). Extraterrestrial spherules in glacial sediment from the Transantarctic Mountains, Antarctica: Structure, mineralogy and chemical composition. Geochimica et Cosmochimica Acta 53 (4): 937–944. Bibcode:1989GeCoA..53..937K. doi:10.1016/0016-7037(89)90039-2.
  35. Hagen, E. H.; Koeberl, C.; Faure, G. (1990). Extraterrestrial spherules in glacial sediment, Beardmore Glacier area, Transantarctic Mountain. Antarctic Research Series. Antarctic Research Series 50: 19–24. ISBN 0-87590-760-1. doi:10.1029/AR050p0019.
  36. Koeberl, C.; Hagen, E. H. (1989). Extraterrestrial spherules in glacial sediment from the Transantarctic Mountains, Antarctica: Structure, mineralogy and chemical composition. Geochimica et Cosmochimica Acta 53 (4): 937–944. Bibcode:1989GeCoA..53..937K. doi:10.1016/0016-7037(89)90039-2.
  37. Yiou, F.; Raisbeck, G. M. (1987). Cosmic spherules from an Antarctic ice core. Meteoritics 22: 539–540. Bibcode:1987Metic..22..539Y.
  38. Rochette, P.; Folco, L.; Suavet, M.; Van Ginneken, M.; Gattacceca, J; Perchiazzi, N; Braucher, R; Harvey, RP (2008). Micrometeorites from the Transantarctic Mountains. PNAS 105 (47): 18206–18211. Bibcode:2008PNAS..10518206R. PMC 2583132. PMID 19011091. doi:10.1073/pnas.0806049105.
  39. Krot, A. N.; Keil, K.; Scott, E. R. D.; Goodrich, C. A.; Weisberg, M. K. (2007). 1.05 Classification of Meteorites. У Holland, Heinrich D.; Turekian, Karl K. Treatise on Geochemistry 1. Elsevier Ltd. с. 83–128. ISBN 978-0-08-043751-4. doi:10.1016/B0-08-043751-6/01062-8.
  40. Genge, M. J.; Engrand, C.; Gounelle, M.; Taylor, S. (2008). The classification of micrometeorites. Meteoritics & Planetary Science 43 (3): 497–515. Bibcode:2008M&PS...43..497G. doi:10.1111/j.1945-5100.2008.tb00668.x. Процитовано 13 січня 2013.
  41. Flynn, George J.; McKay, David S. (1 січня 1990). An assessment of the meteoritic contribution to the martian soil. Journal of Geophysical Research 95 (B9): 14497. Bibcode:1990JGR....9514497F. doi:10.1029/JB095iB09p14497.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.