Небесная минералогия

Небесная минералогия

На Земле известно более 6000 минералов. Такое разнообразие — результат сложного взаимодействия геологических, химических и биологических процессов на протяжении всей истории планеты. В метеоритах ученые насчитывают всего около 150 минералов. Это не признак простоты, а свидетельство первозданности. Метеориты избежали геологической переработки, сохранив состав протопланетного диска. .

Основу большинства космических камней составляют железо - магнезиальные силикаты — оливины (Mg, Fe)2SiO4 и пироксены Ca (Mg, Fe) Si2O6. Эти минералы присутствуют либо в виде мелких кристалликов, либо в виде стекла, которое со временем частично перекристаллизовывается.

Оливин (зелёное) в базальтовой лаве (Гавайи). Фото: взято из en.wikipedia.org

Второй столп космической минералогии — никелистое железо. Это твердый раствор никеля в железе, где содержание никеля колеблется от скромных 5–7% до внушительных 30–50%. Реже встречается практически чистое безникелистое железо. Минералогический состав напрямую определяет классификацию метеоритов. Железные метеориты - почти целиком состоят из сплава железа и никеля с примесью кобальта. Внутри них часто виден знаменитый узор, называемый видманштеттенова структура — сложная геометрическая сетка из кристаллов камасита и тэнита, которая проявляется только после травления слабым раствором азотной кислоты и спирта.

Видманштеттенова структура в железном метеорите Nantan (Китай), размер пластины 240 х100 х5 мм. Коллекция Московского планетария № 35.

Этот узор невозможно воспроизвести в земных лабораториях из-за сверхмедленного остывания металла в ядрах астероидов. Каменные - состоят преимущественно из силикатов. Самую большую группу среди них занимают хондриты. Их главная достопримечательность — хондры, округлые зерна размером от микроскопических песчинок до сантиметровых горошин. Хондры — это капли расплавленного силикатного вещества, застывшие в невесомости еще до формирования планет. Между ними находится матрица из более мелкозернистой пыли. Именно химически примитивные углистые хондриты считаются эталоном состава Солнца (за исключением летучих газов). Железокаменные, редкая группа метеоритов, представляющая собой природный композит, примерно равная смесь блестящего никелистого железа и оливина. Самый известный пример — палласиты, чьи срезы напоминают драгоценную мозаику из золотых полей и зеленых самоцветов.

Железокаменный метеорит (палласит) Fukang. Кристаллы оливина (жёлтое) в никелисто-железной матрице (серое), размер пластины 50х50х1 мм. Коллекция Московского Планетария, №39.

Долгое время считалось, что космос стерилен и сух. Исследования последних лет показывают, что часть космических минералов формировалась внутри родительских тел астероидов при участии жидкой воды. Например, в составе некоторых метеоритов находят серпентины и смектиты — продукты изменения ультрабазитов, базальтов и габбро при участии воды. В образцах, доставленных аппаратами «Хаябуса-2» и OSIRIS-REx с астероидов Рюгу и Бенну, обнаружены соли натрия, указывающие на испарение древних соленых водоемов.

Более того, в метеоритах регулярно находят сложные органические молекулы, включая аминокислоты. Важно понимать: наличие аминокислот не доказывает существование внеземной жизни. Эти кирпичики белков прекрасно синтезируются абиотическим путем на поверхности ледяных зерен в межзвездном пространстве или в недрах астероидов.

До настоящего времени ни в одном метеорите не найдено элемента, который бы отсутствовал в периодической таблице Менделеева. Состав вещества во Вселенной фундаментально един. Многие «метеоритные» минералы, которые сначала были обнаружены в метеоритах, через какое-то время находили и на Земле. Точное число минералов, которые не встречаются на Земле, постоянно меняется по мере открытия новых образцов или открытия их земных аналогов. На сегодняшний день минералов, не встречающихся на Земле по разным оценкам насчитывается от нескольких десятков до примерно 100 видов. Это, как правило, фосфиды, сульфиды, карбиды и силициды металлов.

Спил метеорита Гебель-Камиль (Египет) с включениями шрейберзита. Фото: взято из en.wikipedia.org

Например, шрейберзит - (Fe, Ni)3P, добрэилит - FeS, Cr₂S₃, олдгамит – (Ca, Mg, Fe) S. Они стабильны только в сильно восстановительной среде протопланетного диска, но мгновенно разрушаются при контакте с кислородом и влагой земной атмосферы

Таким образом, минеральное разнообразие нашей планеты значительно богаче из-за активной геологической истории, наличия гидросферы, свободного кислорода и биосферы, чего были лишены родительские тела астероидов. Но число «космических» минералов медленно, но растет. Например, Браунлиит - MnSi был официально признан новым минералом лишь в 2020 году, хотя открыт был при анализе потока частиц кометы Григга — Скьеллерупа в 2003 году