В составе одного из фрагментов метеорита Almahata Sitta, упавшего в 2008 году, обнаружили минералы класса амфиболов, которые могут образоваться в присутствии воды, при температурах сотни градусов и давлениях, соответствующих глубине в десятки километров. Это указывает на неустановленное родительское тело, от которого откололся метеорит, — крупный астероид размером с Цереру (диаметром около 1000 км), существовавший в ранней Солнечной системе.
Места падения и типы обнаруженных фрагментов метеорита Almahata Sitta. OC, CC — обычные и углистые хондриты.
В 2008 году на Землю упал астероид 2008 TC3 размером около четырёх метров. Он разрушился в атмосфере ещё на подлёте, а его многочисленные фрагменты получили общее название метеоритов Almahata Sitta (араб. «Шестая станция» — название железнодорожной станции в Судане вблизи места падения обломков). Большинство фрагментов относятся к урейлитам — редкому классу метеоритов с необычным минеральным составом. Такие обломки представляют собой или приповерхностный реголит небесного тела, или дочерние тела, отколовшиеся от урейлитовых астероидов. Урейлиты — это разновидность ахондритов — редко встречающихся каменных метеоритов, в которых отсутствуют характерные для метеоритов небольшие округлые включения — хондры. Среди исследованных фрагментов суданского метеорита урейлиты составляют около 70%. Также они часто содержат фрагменты других типов метеоритов, что свидетельствует о включении в них материала от различных материнских тел в ранней Солнечной системе. Некоторая, меньшая, часть фрагментов упавшего астероида относится к углеродным хондритам (C-хондритам), не похожим на известные образцы. В новом исследовании проанализировали такой фрагмент астероида с обозначением AhS 202. Статья планетологов Юго-Западного исследовательского института (SwRI) в Техасе по результатам этой работы вышла в декабре 2020 года в Nature Astronomy.
Углистый хондрит — фрагмент 202 метеорита Almahata Sitta.
Хондриты — самый распространённый тип каменных метеоритов. Углеродные хондриты составляют их меньшую часть, и они, вероятно, сформировались дальше от Солнца по сравнению с обычными хондритами. Такие метеориты фиксируют ранние этапы геологической активности Солнечной системы и дают представление об истории их родительских тел. Так, в углистых хондритах иногда встречаются минералы, которые подверглись химическим изменениям в различных условиях, включая метаморфические преобразования. Но обычно эти изменения двух видов. В одних метеоритах встречаются гидратированные минералы, преобразованные в условиях низких температур и давлений (возможно, на поверхности небольших астероидов). В других, наоборот, преобразования вызваны высокотемпературным метаморфизмом в отсутствие водных флюидов (ангидридные минералы высоких ступеней метаморфизма). Свидетельств преобразования пород углистых хондритов при промежуточных температурах и давлениях и в присутствии воды практически нет. В этом отношении минеральный состав C-хондрита фрагмента AhS 202 оказался уникальным и не соответствующим типичным силикатам углеродных хондритов. Прежде всего в этом фрагменте обнаружили тремолит — гидратированный минерал семейства амфиболов. Минеральная ассоциация фрагмента включая этот знаковый минерал указывает на метаморфизм при средних температурах и давлениях (средней ступени) и в присутствии флюидов в родительском теле астероида.
Фрагмент AhS 202 — электронная микроскопия в обратно-рассеянных электронах в режиме контраста по атомному номеру (светлые области соответствуют более высоким атомным номерам). V.Hamilton et al. Nat Astron (2020).
Распространённые метаморфические породы.
Метаморфизм — широкий класс преобразований минералов и горных пород под влиянием высоких давлений и температур и в присутствии флюидов (летучих компонентов магмы — воды, углекислого газа и др.). Как правило, такие условия встречаются на Земле на глубинах от километров до десятков километров, но метаморфические преобразования могут реализоваться и вблизи поверхности, в частности, при ударе метеорита (импактный метаморфизм) или при менее драматических условиях, например, под действием механических напряжений при горообразовании, вблизи областей контакта вулканической лавы с окружающими породами и пр. Метаморфические породы вместе с магматическими и осадочными составляют три основных класса горных пород. Наиболее известная метаморфическая порода — мрамор, который образуется путём преобразования кальцита (CaCO3 — обычного известняка как распространённой осадочной горной породы). Фации метаморфизма в зависимости от температуры и давления. Различные диапазоны давлений и температур определяют разные фации метаморфизма с образованием наборов минералов, характерных именно для таких условий. Поэтому такие наборы, или минеральные ассоциации, можно использовать как индикаторы палеоусловий, при которых сформировалась порода. Различают около десятка таких фаций, которые разделяют на несколько групп, например, на метаморфизм низкой, средней и высокой ступени соответственно с увеличением характерных давлений и температур. Амфиболиты — метаморфические породы, характерные для промежуточных стадий метаморфизма. В их состав входят минералы группы амфиболов (один из известных минералов этой группы — нефрит). Их условия образования как раз указывают на фации с умеренными температурами и давлениями (метаморфизм средней ступени с температурами 500 — 700 °C и давлениями, соответствующие на Земле глубинам 10 — 40 км). Такие условия могут реализоваться внутри планет, но их, скорее всего, не бывает на сравнительно небольшом небесном теле. Обнаружение в микрошлифе фрагмента астероида минерала тремолита из этой группы и позволило установить условия образования фрагмента, нетипичные для астероидов небольшого размера.
Поскольку суданский метеорит в целом классифицируется как урейлит с материалом, не имеющим признаков водных изменений (метаморфические изменения в присутствии флюидов с образованием специфических минералов), этот его фрагмент должен происходить от объекта другого класса. Но большинство родительских тел углеродных хондритов имеют диаметр меньше 100 километров. Эти астероиды слишком малы, чтобы обеспечить давление и температуру, отвечающие минеральному составу фрагмента AhS 202. Исходя из реконструированных условий образования его минералов, можно предположить, что породившее его тело было крупным неизвестным объектом — астероидом или карликовой планетой диаметром от 640 до 1800 км, больше не существующим или, возможно, не обнаруженным. Такие размеры сопоставимы с крупнейшим из известных астероидов — Церерой. Соответственно доля материалов, составивших фрагмент AhS 202 и происходящих от крупных богатых водой астероидов в ранней Солнечной системе должна быть больше, чем их пока обнаружено на Земле.
Рентгеновский элементный анализ фрагментов метеорита — две выделенные области хондр (колоризированные рентгенограммы). Nat Astron (2020).
Источник: