Хондриты

Хондриты — это наиболее распространённый тип каменных метеоритов, составляющий, по разным оценкам, от 85 до 90 % всех падений метеоритов на Землю. Их главная отличительная особенность — наличие хондр, мелких сферических или эллипсоидальных образований силикатного состава, размером преимущественно от 0,1 до нескольких миллиметров. Хондриты считаются одним из древнейших материалов Солнечной системы, практически не изменившимся со времени её формирования около 4,56 миллиарда лет назад, и представляют собой примитивное вещество протопланетного диска.

Состав и строение

Хондриты сложены в основном силикатными минералами (оливин, пироксены, полевые шпаты), а также металлическим железом (Fe) и никелем (Ni), сульфидами (троилит FeS) и другими акцессорными минералами. Химический состав в целом близок к составу Солнца (за исключением летучих элементов, таких как водород, гелий и углерод). Это сходство указывает на то, что хондриты не подвергались полному плавлению и дифференциации, в отличие от ахондритов и железных метеоритов.

Хондры

Хондры — это субмиллиметровые или миллиметровые сферолитовые агрегаты, состоящие преимущественно из оливина, пироксена и стекла. Их происхождение до конца не выяснено, но наиболее распространённая гипотеза предполагает, что они образовались в результате быстрого нагрева и плавления частиц пыли в протопланетном диске, за которым следовало быстрое охлаждение. Источником тепла могли быть ударные волны, электрические разряды или излучение молодого Солнца. Хондры присутствуют в подавляющем большинстве хондритов, однако их количество, размер, форма и структура сильно варьируют.

Матрица

Пространство между хондрами заполнено тонкозернистой матрицей, которая состоит из мелких кристаллов силикатов, сульфидов, оксидов и органических соединений. Матрица содержит большое количество летучих элементов и является местом концентрации пресолнечных зёрен — частиц, образовавшихся до формирования Солнечной системы и сохранившихся в неизменном виде.

Классификация

Хондриты классифицируются по нескольким признакам: химическому составу, степени метаморфизма (изменения под действием тепла и давления) и степени выветривания (изменения на Земле).

Химические группы

Основные химические группы хондритов выделяются по содержанию железа в металлической фазе и в силикатах, а также по соотношению изотопов кислорода:

• Обыкновенные хондриты (Ordinary chondrites, O) — самая многочисленная группа (около 80 % всех хондритов). Делятся на три подгруппы: H (высокое содержание железа, от англ. high), L (низкое содержание железа, от англ. low) и LL (очень низкое содержание железа, от англ. low low). Примеры: метеорит Челябинск (LL5), метеорит Сихотэ-Алинь (H5).
• Углистые хондриты (Carbonaceous chondrites, C) — содержат значительное количество углерода (до 3–5 %), воды (в виде гидроксилов) и органических соединений. Считаются наименее изменёнными и наиболее примитивными. Делятся на множество подгрупп (CI, CM, CO, CV, CK, CR и др.). Примеры: метеорит Мурчисон (CM2), метеорит Алленд (CV3).
• Энстатитовые хондриты (Enstatite chondrites, E) — характеризуются высоким содержанием энстатита (MgSiO₃) и крайне восстановительными условиями образования. Содержат мало железа в силикатах, но много металлического железа. Делятся на две подгруппы: EH (высокое содержание железа) и EL (низкое содержание железа). Пример: метеорит Абэ (EH4).

Петрологические типы

Петрологический тип (от 1 до 7) отражает степень термического метаморфизма и водного изменения, которым подвергся метеорит после аккреции.

• Тип 1–2 — сильное водное изменение (характерно для углистых хондритов). Первичные минералы (оливин, пироксен) замещены глинистыми минералами и карбонатами.
• Тип 3 — наименее изменённые хондриты, практически не затронутые метаморфизмом. Хондры хорошо различимы, матрица тонкозернистая. Считаются наиболее примитивными.
• Тип 4–6 — хондриты, подвергшиеся термическому метаморфизму. Хондры становятся менее чёткими, матрица перекристаллизовывается, минералы становятся более однородными.
• Тип 7 — сильный метаморфизм, близкий к плавлению. Хондры почти неразличимы, порода становится похожей на ахондриты.

Происхождение и эволюция

Хондриты, вероятно, образовались в результате аккреции (слипания) частиц пыли и хондр в протопланетном диске в первые несколько миллионов лет существования Солнечной системы. Источником вещества послужили тугоплавкие конденсаты, образовавшиеся вблизи Солнца, а также более летучие компоненты, принесённые из внешних областей диска.

Родительские тела хондритов — астероиды размером от нескольких десятков до сотен километров. Внутри этих астероидов происходили процессы метаморфизма (нагрев за счёт распада короткоживущих радионуклидов, таких как \(^{26}\)Al) и водного изменения (за счёт таяния льдов). В результате одни астероиды были нагреты сильнее (типы 4–6), другие — слабее (тип 3), а некоторые подверглись водному изменению (типы 1–2).

Столкновения астероидов приводили к их разрушению и выбросу обломков, которые впоследствии могли пересечь орбиту Земли и упасть на её поверхность в виде метеоритов.

Значение для науки

Хондриты представляют собой уникальный материал для изучения ранних этапов эволюции Солнечной системы. Они содержат:

• Примитивное вещество — практически неизменённый состав протопланетного диска.
• Пресолнечные зёрна — частицы, образовавшиеся в других звёздах и сохранившиеся в матрице хондритов. Их изотопный состав позволяет изучать нуклеосинтез и эволюцию звёзд.
• Органические соединения — в углистых хондритах обнаружены аминокислоты, углеводороды, карбоновые кислоты и другие органические молекулы, которые могли быть источником органического вещества на ранней Земле и способствовать возникновению жизни.
• Информацию о процессах аккреции и метаморфизма — изучение хондр и матрицы позволяет реконструировать условия в протопланетном диске.

Известные падения и находки

• Метеорит Мурчисон (Австралия, 1969) — один из самых известных углистых хондритов (CM2). Содержит большое количество органических соединений, включая аминокислоты, и считается одним из наиболее изученных метеоритов.
• Метеорит Алленд (Мексика, 1969) — крупный углистый хондрит (CV3), содержащий тугоплавкие включения (CAI) — одни из древнейших твёрдых частиц в Солнечной системе.
• Метеорит Челябинск (Россия, 2013) — обыкновенный хондрит (LL5), упавший в Челябинской области. Его падение было зафиксировано многочисленными видеокамерами, что позволило точно определить траекторию и орбиту родительского тела.
• Метеорит Сихотэ-Алинь (Россия, 1947) — обыкновенный хондрит (H5), выпавший в виде железного дождя на Дальнем Востоке. Общая масса собранных фрагментов превышает 23 тонны.

Источники

• Метеоритика: учебное пособие / под ред. М. А. Назарова. — М.: Наука, 1982.
• Dodd R. T. Meteorites: A Petrologic-Chemical Synthesis. — Cambridge University Press, 1981.
• Hutchison R. Meteorites: A Petrologic, Chemical and Isotopic Synthesis. — Cambridge University Press, 2004.
• Norton O. R. The Cambridge Encyclopedia of Meteorites. — Cambridge University Press, 2002.
• Wood J. A. Meteorites and the Origin of Planets. — McGraw-Hill, 1968.