«Якоря» геохронологии. Ученый объяснила, почему изучение редких ангритов важно для человечества
Среднестатистический житель планеты вспоминает о метеоритах разве что при виде сияющего следа в ночном небе. Поэты по‑прежнему называют их «падающими звездами», но для ученых каждое крупное небесное тело — настоящая зашифрованная энциклопедия о Вселенной.
В эксклюзивном интервью для MIR24.TV ведущий научный сотрудник лаборатории метеоритики и космохимии ГЕОХИ РАН рассказала о редчайшей разновидности метеоритов и объяснила, почему их изучение важно для геохронологии.
Найденный в пустыне
Находка редкого ангрита — уже сама по себе заметный инфоповод. Но куда больший интерес представляют новые выводы, к которым ученые пришли после нескольких лет скрупулезного исследования. Именно этим объясняется новая волна публикаций в СМИ России и соседних стран — в том числе в Казахстане — о метеорите «Северо‑Западная Африка 12774».
В России изучением метеоритов системно занимаются в лаборатории метеоритики и космохимии ГЕОХИ РАН. Ведущий сотрудник лаборатории, доктор геолого‑минералогических наук Марина Александровна Иванова, согласилась ответить на вопросы из сферы своих научных интересов.
– Марина Александровна, обнаружение в пустыне Сахара метеорита «Северо-Западная Африка 12774», известного в международной классификации как Northwest Africa 12774, оказалось необычайно важно для науки. Уже несколько лет ученые исследуют его структуру и делают все новые открытия. Вообще что это за вид небесных тел – ангриты?
Марина Иванова, доктор геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории метеоритики и космохимии ГЕОХИ РАН: Метеорит NWA 12774 принадлежит к редкому типу каменных метеоритов — ахондритам. Их родительские астероиды после аккреции (слияния частиц в единое космическое тело) разогревались, плавились и дифференцировались — разделялись на слои в зависимости от размера тела. Среди ахондритов выделяются ангриты: одна из самых редких, древних и ценных для науки групп метеоритов, представляющих собой базальтовые магматические породы. Их возраст — около 4,563 млрд лет: они застыли всего через несколько миллионов лет после образования Солнечной системы, которое произошло 4,567 млрд лет назад. Состав ангритов необычен: в большом количестве содержится редкий минерал клинопироксен — авгит, богатый титаном и алюминием.
Самый известный и исторически значимый ангрит — метеорит Ангра-дос-Рейс (Angra dos Reis), упавший в 1869 году. Именно он дал название целому типу: по его имени все похожие метеориты в мире стали называть ангритами.
– Почему они так редки?
Марина Иванова: Из более чем 80 тысяч метеоритов, найденных на Земле, к классу ангритов относятся лишь 68 экземпляров. Ангриты крайне редки: их родительское космическое тело было полностью разрушено еще на заре существования Солнечной системы, и до нас долетает лишь небольшое количество его обломков.
«Якоря» из космоса
– Что даст человечеству их изучение?
Марина Иванова: Изучение ангрита NWA 12774 позволило сделать вывод о более крупном родительском астероиде ангритов, чем считалось ранее: его минимальный радиус превышает 1800 км, что сопоставимо с размером Луны. Метеорит содержит кристаллы клинопироксена, значительно обогащенного алюминием — главным компонентом тугоплавких CaAl-включений (CAIs) углистых хондритов, первых конденсатов, образовавшихся в Солнечной системе. Значительный размер родительского тела ангритов предполагает, что тугоплавкие конденсаты солнечной туманности могли составлять гораздо большую долю массы аккреционного материала ранней Солнечной системы, чем считалось ранее, — если предположить, что исходным веществом, участвовавшим в формировании этого тела, были CAIs.
Кроме того, ангриты служат уникальным инструментом в геохронологии. Например, ангрит Ангра-дос-Рейс стал главным «якорем» — опорной точкой для определения относительного возраста космического вещества. В геохронологии «якорем» называют образец, который связывает относительное время образования — ведь какие-то объекты образовались раньше, а какие-то позже — с абсолютным, то есть показывает, сколько миллионов лет назад это произошло.
– Как работает «якорь»?
Марина Иванова: Например, изотопная система определения относительного возраста по марганцу-хрому основана на распаде короткоживущего изотопа марганца-53, который полностью распался еще на заре Солнечной системы, образуя изотоп хрома-53. Сама по себе эта система показывает только разницу в возрасте между объектами. Чтобы превратить эту разницу в конкретные даты, нужен эталон-«якорь», у которого точно измерен абсолютный возраст, например, по долгоживущим изотопам урана и свинца. У Angra dos Reis этот абсолютный возраст определили очень точно – 4557,6 млн лет.
– И каков дальнейший алгоритм?
Марина Иванова: Ученые берут древний метеорит, измеряют в нем избыток изотопа хрома-53 и сравнивают этот показатель с данными Angra dos Reis. Зная скорость распада марганца, они вычисляют, например, что данный образец образовался на 5 миллионов лет раньше или на 2 миллиона лет позже, чем Angra dos Reis. А поскольку абсолютный возраст этого «якоря» известен, относительная цифра легко превращается в точную дату рождения исследуемого объекта.
Солнечный ветер, кометная пыль и лунный грунт
– Какие еще метеориты-ангриты были найдены за последнюю четверть века?
Марина Иванова: За последние 25 лет с 2000 года семейство редчайших базальтовых метеоритов-ангритов значительно расширилось, в том числе и благодаря находкам в жарких и ледяных пустынях Земли. Основные находки следующие:
1. Ангрит D'Orbigny (Аргентина), который наряду с Angra dos Reis используется в качестве такого же точного изотопного «якоря», так как он остыл еще быстрее и сохранил еще более древнюю историю. Хотя метеорит D'Orbigny (Д’Орбиньи) не относится к находкам последних 25 лет, так как найден в 1979 году, утвержден он был как ангрит только в 2000 году.
2. NWA 12774 (найден в 2019 году) — один из самых знаковых ангритов последних лет, обнаруженный в пустыне Сахара (Мавритания), о котором говорилось выше.
3. NWA 2999 (найден в 2004 году) — уникальный ангрит, найденный в Северо-Западной Африке. В отличие от большинства других образцов, он представляет собой брекчию, породу из сцементированных осколков, и содержит аномально много металлического железа и никеля, что указывает на процессы, происходившие близко к ядру древней протопланеты.
4. NWA 4590 (найден в 2006 году) — метеорит, получивший неофициальное прозвище «Торнадо». Он также стал эталоном для высокоточного изотопного датирования. Ученые установили его возраст — около 4,558 миллиарда лет, что делает его одной из самых древних вулканических пород в нашей планетной системе.
5. NWA 10463 (найден в 2015 году) — также крайне важный для науки образец, его изучение помогло детальнее понять, как долго продолжалась магматическая и вулканическая активность на родительском теле ангритов.
– Сколько всего значимых находок других видов космических тел было обследовано учеными за указанный период? И как их классифицировали?
Марина Иванова: Помимо метеоритов, которые представляют фрагменты разных типов астероидов, включая новые типы, а также вещество с Луны и Марса, за последние 25 лет ученые впервые в истории обследовали и доставили на Землю образцы вещества с 6 конкретных космических тел. В их число вошли три астероида, одна комета, солнечный ветер и Луна:
1) Солнечный ветер (частицы Солнца): миссия NASA Genesis в 2004 году собрала и привезла на Землю миллиарды частиц, которые непрерывно исходят от Солнца. Это помогло понять состав нашей Солнечной системы.
2) Комета Вильда 2 (Wild 2): в 2006 году американский аппарат Stardust впервые доставил на Землю кометную пыль. В ней нашли органические соединения и компоненты, которые образовались близко к Солнцу, хотя сама комета прилетела с ледяных окраин космоса.
3) Астероид Итокава (Itokawa): в 2010 году японский зонд Hayabusa впервые в истории доставил на Землю пылинки с поверхности каменного астероида.
4) Астероид Рюгу (Ryugu): в 2020 году японская миссия Hayabusa-2 привезла около 5 граммов черного грунта с астероида углистого типа. В этих образцах ученые нашли жидкую воду и аминокислоты — составляющие, из которых строится жизнь.
5) Астероид Бенну (Bennu): в сентябре 2023 года аппарат NASA OSIRIS-REx доставил самый большой по весу образец грунта – около 120 граммов. Этот астероид также углистый и является очень важным для изучения процессов, происходящих в ранней Солнечной системе.
6) Лунный грунт: китайские миссии. «Чанъэ-5» в 2020 году доставила вещество с видимой стороны Луны — из района Океана Бурь вблизи вулканического пика Рюмкера: примерно, 1,73 кг. Миссия «Чанъэ-6» в 2024 году доставила вещество с обратной стороны Луны — из ударного кратера Аполлон в гигантском бассейне Южный полюс — Эйткен. Это было сделано впервые в истории человечества, вес составил около 1,94 кг породы.