Металл обнаруженный в упавших метеоритах
Обновлено: 07.07.2024
Метеоритное железо – первый чёрный металл, который научилось обрабатывать человечество. Сегодня изделия из «небесного металла» стоят не дешевле, чем тысячелетия назад.
История метеоритного оружия
«Небесные камни» люди начали находить в глубокой древности. По мнению археологов, изделия из метеоритного железа являются самыми ранними образцами продукции чёрной металлургии. Географически они происходят из различных районов Ближнего Востока, где зародились первые цивилизации. Древнейшие артефакты такого рода относятся к V-II тысячелетиям до н. э. Распознать метеоритное железо можно по примеси никеля, доля которого, как правило, составляет около 5%. Разумеется, новая отрасль производства не могла бы появиться, если бы люди предварительно не научились обрабатывать более легкоплавкие цветные металлы.
По мнению исследователей Владимира Завьялова и Натальи Тереховой, самым древним изделием из метеоритного железа можно считать так называемые бусы-пронизки, найденные в могильнике Герзех (северный Египет): они были изготовлены в 3200 году до н. э. По форме эти украшения представляют собой свёрнутые в трубочку пластинки металла длиной 1,5 см. Технология их изготовления была сходна с той, которую древние мастера применяли при работе с золотом и медью.
Наряду с украшениями и орудиями труда из «небесного металла» делали оружие. Например, по одной из версий, метеоритное происхождение имеет железный клинок кинжала, найденного в гробнице Тутанхамона. Впрочем, содержание никеля в данном образце ниже, чем в большинстве других находок, – всего 2,8%. Поэтому некоторые учёные сомневаются в том, что это именно метеоритное железо.
В начале I тысячелетия до н. э. метеоритные изделия добрались и до Восточной Европы. Например, в Калмыкии, в кургане Бичкин-Булук, относящемся к скифо-сарматской эпохе, советские археологи нашли листовидный наконечник копья явно космического происхождения.
Во времена фараонов и скифских царей железное оружие могли позволить себе лишь очень состоятельные люди. Сегодня же эти находки являются бесценными музейными экспонатами.
Метеоритное оружие в наши дни
Метеоритное железо сохраняет определённую ценность для оружейников и в настоящее время. По свойствам этот металл сравнивают с высокоуглеродистой сталью. Кроме того, современные мастера имеют возможность использовать куски метеорита любого размера, а не только мелкие осколки, как кузнецы древности. Однако в первую очередь изделия из метеоритного железа ценятся не из-за своих качеств, а из-за редкости материала.
В 1814 году российскому императору Александру I в честь победы над Наполеоном подарили метеоритную саблю. Она была изготовлена в мастерской Джона Проссера на улице Чаринг-Кросс в Лондоне, предположительно методом холодной ковки. Эта сабля никогда не использовалась в бою, в настоящее время она хранится в коллекции государственного Эрмитажа.
Ещё один образец холодного оружия из метеоритного железа был создан уже в нашем веке. Материалом для катаны «Меч небес» послужил обломок от гигантского метеорита Gibeon. Этот космический гость общим весом 26 тонн упал на Землю полмиллиона лет назад и был обнаружен в Намибии в 1836 году. Катану выковал японский мастер Есиндо Есихара.
А в 2016 году американская оружейная компания Cabot Guns выпустила пару метеоритных копий легендарного кольта 1911 года. Пистолеты получили название Big Bang set («Большой взрыв»). Каждую деталь фактически вырезали из 30-килограммового куска того же метеорита Gibeon с помощью современных станков. Кольты имеют на поверхности специфический рисунок – Видманштеттенову структуру, которую невозможно получить в земных условиях. Оружие было выставлено на продажу по астрономической цене в 4,5 миллиона долларов.
Отметим, что у метеоритного оружия есть и критики. Так, авторские ножи из «небесного железа», несмотря на колоссальную рыночную цену, по мнению скептиков, непригодны к применению, так как они получаются слишком мягкими. Поэтому известные оружейные компании предпочитают делать из метеоритов не клинки, а рукоятки ножей.
Метеоритное железо: состав и происхождение
Что собой представляет метеоритное железо? Как оно появляется на Земле? Ответы на эти и другие вопросы вы найдете в статье. Метеоритным железом именуют металл, найденный в метеоритах и состоящий из нескольких минеральных фаз: тэнита и камасита. Оно составляет большую часть металлических метеоритов, но есть также и в иных типах. Рассмотрим метеоритное железо ниже.
Структура
При травлении отполированного среза строение метеоритного железа проявляется в виде так называемых Видманштеттеновых фигур: пересекающихся балок-полосок (камасит), окаймленных блестящими узкими лентами (тэнит). Иногда можно увидеть многоугольные поля-площадки.
Мелкозернистая смесь тэнита и камасита формует плессит. Рассматриваемое нами железо в метеоритах типа гексаэдритов, практически полностью слагающееся из камасита, образует конструкцию в виде параллельных тонких линий, именуемых немановыми.
Применение
В древности люди не умели изготавливать из руды металл, поэтому единственным его источником было железо метеоритное. Доказано, что элементарные орудия из этой субстанции (по форме идентичные каменным) создавались еще в эпоху бронзы и неолита. Из нее были произведены кинжал, обнаруженный в гробнице Тутанхамона, и нож из шумерского местечка Ура (примерно 3100 год до н. э.), бусы, найденные в 70 км от Каира, в местах вечного упокоения, в 1911 году (примерно 3000 год до н. э.).
Тибетская скульптура также была создана из этого вещества. Известно, что у царя Нумы Помпилия (Древний Рим) был металлический щит, произведенный из «камня, упавшего с неба». В 1621 году для Джахангира (правитель одного индийского княжества) были выкованы из небесного железа кинжал, две сабли и наконечник пики.
Сабля из этого металла была подарена государю Александру I. В соответствии с преданием, мечи Тамерлана также имели космическое происхождение. Сегодня небесное железо используют в ювелирном производстве, но большая его часть применяется для научных экспериментов.
Метеориты
Метеориты на 90 % состоят из металла. Поэтому первым человек начал применять небесное железо. Как его отличить от земного? Это сделать очень просто, ведь оно содержит около 7-8 % примеси никеля. Не зря в Египте его прозвали звездным металлом, а в Греции – небесным. Эта субстанция считалась очень редкой и дорогой. В это сложно поверить, но ее ранее обрамляли в золотые оправы.
Звездное железо нестойкое к коррозии, поэтому изделия из него редко встречаются: они просто до наших дней не смогли дожить, так как рассыпались от ржавчины.
По способу обнаружения железные метеориты подразделяют на падения и находки. Падениями именуют такие метеориты, снижение которых было видно и которые люди смогли отыскать вскоре после их приземления.
Находки – это метеориты, обнаруженные на поверхности Земли, но падение которых никто не наблюдал.
Метеориты падающие
Звездные камни входят в атмосферу нашей планеты на скорости около 11-25 км/с. На этой скорости они начинают разогреваться и светиться. За счет абляции (обугливания и сдувания встречным потоком частиц субстанции метеорита) вес тела, долетевшего до поверхности Земли, может быть меньше, а иногда существенно меньше его массы на входе в атмосферу.
Падение метеорита на Землю – удивительное явление. Если метеоритное тело маленькое, то на скорости 25 км/с оно сгорит без остатка. Как правило, из десятков и сотен тонн первичной массы до земли долетает лишь пара килограммов и даже граммов субстанции. Следы сгорания небесных тел в атмосфере можно отыскать на протяжении почти всей траектории их падения.
Падение Тунгусского метеорита
Это загадочное событие произошло в 1908 году, 30 июня. Как происходило падение Тунгусского метеорита? Небесное тело упало в области реки Тунгуски Подкаменной в 7 часов 15 мин по местному времени. Это было раннее утро, но сельские жители уже давно проснулись. Они занимались текущими делами, которые в деревенских дворах требуют с самого восхода солнца беспрестанного внимания.
Сама Подкаменная Тунгуска – полноводная и могучая река. Она протекает на землях нынешнего Красноярского края, а начало берет в Иркутском регионе. Она продирается сквозь таежные глухие районы, изобилует лесистыми высокими берегами. Это богом забытый край, но он богат полезными ископаемыми, рыбой и, конечно же, внушительными полчищами комаров.
Загадочное событие началось в 6 часов 30 мин по местному времени. Жители сел, размещенных по берегам Енисея, увидели в небе огненный шар внушительных размеров. Он перемещался с юга на север, а затем исчез над таежными просторами. В 7 часов 15 мин небо озарила яркая вспышка. Через некоторое время раздался ужасный грохот. Земля всколыхнулась, в домах повылетали из окон стекла, облака стали красными. Они такой цвет сохраняли пару дней.
Обсерватории, размещенные в разных уголках планеты, зафиксировали взрывную волну большой силы. Далее люди захотели узнать, что случилось и где. Ясно, что в тайге, но она очень большая.
Организовать научную экспедицию не удалось, так как не нашлось богатых меценатов, готовых оплатить подобные исследования. Поэтому ученые сначала решили лишь опросить очевидцев. Они поговорили с эвенками и русскими охотниками. Те рассказали, что вначале подул сильный ветер и раздался громкий свист. Далее небо залило красным светом. После раздался удар грома, начали загораться и падать деревья. Стало очень жарко. Через пару секунд небо засияло еще сильней, и гром раздался снова. На небе появилось второе солнце, которое было намного ярче привычного светила.
Этими показаниями все и ограничилось. Ученые решили, что в сибирской тайге упал метеорит. А так как он приземлился в зоне Подкаменной Тунгуски, то и назвали его Тунгусским.
Первая экспедиция была снаряжена лишь в 1921 году. Ее инициаторами выступили академики Ферсман Александр Евгеньевич (1883-1945 гг.) и Вернадский Владимир Иванович (1863-1945 гг.). Возглавил это путешествие Кулик Леонид Алексеевич (1883-1942 гг.) – ведущий специалист СССР по метеоритам. Затем были организованы еще несколько научных походов в 1927-1939 годах. В результате этих изысканий предположения ученых подтвердились. В бассейне реки Тунгуски Подкаменной действительно произошло падение метеорита. Но огромный кратер, который должно было создать упавшее тело, обнаружен не был. Не нашли вообще никакого кратера, даже самого крохотного. Но зато разыскали эпицентр мощнейшего взрыва.
Его установили по деревьям. Они стояли так, как будто ничего не произошло. А вокруг них в радиусе 200 км лежал поваленный лес. Изыскатели решили, что взрыв случился на высоте 5-15 км над землей. В 60-е годы установили, что сила взрыва была равна мощности водородной бомбы емкостью 50 мегатонн.
Сегодня насчет падения этого небесного тела существует огромное количество предположений и теорий. Официальный вердикт гласит, что на Землю упал не метеорит, а комета – глыба льда с вкрапленными в нее твердыми крохотными космическими частицами.
Некоторые исследователи считают, что над нашей планетой потерпел крушение космический корабль инопланетян. В общем, о тунгусском метеорите почти ничего не известно. Никто не может назвать параметры и массу этого звездного тела. К единственной верной концепции изыскатели, вероятно, так никогда и не придут. Ведь сколько людей, столько и мнений. Поэтому загадка тунгусского гостя будет рождать на свет все новые и новые гипотезы.
Метеоритный металл. Из чего состоит метеорит?
Существует теория о благородных металлах, принесенных на Землю метеоритами. Согласно этой теории благородные металлы попали на поверхность Земли во время падения гигантских метеоритов от 3,8 до 3,5 млрд. лет назад.
С течением времени метеоритный металл ( meteorite metal – англ.) смешался с материалом верхних слоев Земли, и началось зарождение благородных металлов и минералов на нашей планете.
Откуда взялись огромные метеориты? Какой метеоритный металл и минералы были обнаружены в найденных метеоритах? Как можно определить возраст метеорита?
"Бомбардировке" огромными метеоритами особенно часто подвергалась "молодая" Земля в период образования планет Солнечной системы. Огромные камни, которые остались "лишними" после образования планет обрушили только на нашу планету около 20 триллионов тонн метеоритного металла и астероидного материала. Что было обнаружено в найденных метеоритах.
В различных типах метеоритов обнаружено множество распространенных, редких и драгоценных металлов и минералов.
Распространенный метеоритный металл:
Железо (Fe) Кальций (Ca) Никель (Ni) Алюминий (Al)
Кобальт (Co) Медь (Cu) Магний (Mg)
Редкий и драгоценный метеоритный металл:
Рутений (Ru) Родий (Rh) Палладий (Pd) Серебро (Ag)
Осмий (Os) Иридий (Ir) Платина (Pt) Золото (Au)
Газы и другие химические элементы и соединения:
Сера (S) Фосфор (P) Углерод (C) Кремний (Si)
Кислород (O) Водород (H) Азот (N) Окись углерода (CO)
Углекислый газ (CO2)
 |
| на фото: метеорит в разрезе с зернами оливина |
Кроме этих элементов, был обнаружен радиоактивный метеоритный металл, такой как Уран (U) и Торий (Th), а также множество распространенных и редких минералов (алмаз).
Содержание редкого и драгоценного метеоритного металла настолько малое, что измеряется в граммах на одну тонну метеоритного вещества.
Для различных типов метеоритов содержание метеоритного металла и минералов имеет определенный диапазон.
Железные метеориты состоят почти целиком из железа и никеля. Никель (Ni) определяет кристаллическую структуру и в зависимости от его содержания железные метеориты подразделяются на гексаэдриты (до 6%), октаэдриты (от 6% до 14%)и атакситы (до 66%).
Железно-каменные метеориты (палласиты и мезосидериты) содержат свободные металлы и минеральные вещества в примерно равных пропорциях. Палласиты состоят из зерен оливина (Fe, Mg)2[SiO4], покрытых оболочкой никелистого железа. Содержание оливина в палласитах находится в диапазоне от 37% до 75%. Мезосидериты состоят в среднем из 45% никелистого железа и 55% силикатных минералов, таких как пироксены, оливин и полевой шпат.
Каменные метеориты (хондриты и ахондриты). Содержание никелистого железа в хондритах находится в диапазоне от 5% до 23%, остальную часть составляют минералы из группы пироксенов (энстатит Mg2[Si2O6], гиперстен (Fe, Mg)2[Si2O6] и бронзит (Mg, Fe)2Si2O6). В ахондритах минеральный состав разнообразен и наиболее близок к горным породам Земли, а никелистое железо содержится в очень малых количествах или совсем отсутствует.
Как определили возраст метеоритов? Возраст метеоритов был определен по наличию и количеству радиоактивного метеоритного металла (уран и торий) и количеству продуктов распада. Возраст метеоритного вещества, определенный с достаточной точностью составил около 4,5 млрд. лет.
Металл обнаруженный в упавших метеоритах
Железные метеориты
Железные метеориты представляют собой самую большую группу находок метеоритов за пределами жарких пустынь Африки и льдов Антарктиды, поскольку неспециалисты легко могут их опознать по металлическому составу и большому весу. Кроме того, они выветриваются медленнее каменных метеоритов и, как правило, имеют значительно большие размеры в силу высокой плотности и прочности, препятствующих их разрушению при прохождении через атмосферу и падении на землю.
Несмотря на этот факт, а также то, что на железные метеориты общей массой более 300 тонн приходится более 80% общей массы всех известных метеоритов, они сравнительно редки. Железные метеориты часто находят и опознают, однако на их долю приходится лишь 5,7% всех наблюдавшихся падений.
С точки зрения классификации железные метеориты делятся на группы по двум совершенно разным принципам. Первый принцип — своего рода реликт классической метеоритики и подразумевает разделение железных метеоритов по структуре и доминирующему минеральному составу, а второй представляет собой современную попытку разделения метеоритов на химические классы и соотнесения их с определенными родительскими телами.
Структурная классификация
Железные метеориты в основном состоят из двух железо-никелевых минералов — камазита с содержанием никеля до 7,5% и тэнита с содержанием никеля от 27% до 65%. Железные метеориты имеют специфическую структуру, зависящую от содержания и распределения того или другого минерала, на основании которой классическая метеоритика делит их на три структурных класса.
Гексаэдриты
Октаэдриты состоят из двух фаз металла – камасита (93,1% железа, 6,7% никеля, 0,2 кобальта) и тэнита (75,3% железа, 24,4% никеля, 0,3 кобальта) которые образуют объёмную восьмигранную структуры. Если такой метеорит отполировать и обработать его поверхность азотной кислотой, на поверхности проявляется так называемая видманштеттовая структура, восхитительная игра геометрических фигур. Эти группы метеоритов различаются в зависимости от ширины полос камазита: крупно структурные бедные никелем широкополосные октаэдриты с шириной полосы более 1,3 мм, средние октаэдриты с шириной полосы от 0,5 до 1,3 мм, а также мелкозернистые богатые никелем октаэдриты с шириной полосы менее 0,5 мм.
Гексаэдриты почти полностью состоят из бедного никелем камазита и при полировке и травлении не обнаруживают видманштеттовой структуры. Во многих гексаэдритах после травления проявляются тонкие параллельные линии, так называемые неймановые линии, отражающие структуру камазита и, возможно, являющиеся следствием ударного воздействия, столкновения родительского тела гексаэдритов с другим метеоритом.
После травления атакситы не обнаруживают никакой структуры, но, в отличие от гексаэдритов, они почти полностью состоят из тэнита и содержат лишь микроскопические ламеллы камазита. Они относятся к самым богатым никелем (содержание которого превышает 16%), но и самым редким метеоритам. Однако мир метеоритов — это удивительный мир: как ни парадоксально, самый большой метеорит на Земле, метеорит Гоба из Намибии, весом более 60 тонн, относится к редкому классу атакситов.
Химическая классификация
Помимо содержания железа и никеля, метеориты различаются по содержанию других минералов, а также по наличию следов редкоземельных металлов, таких как германий, галлий, иридий. Исследования соотношения содержания металлических микроэлементов и никеля показали наличие определенных химических групп железных метеоритов, причем считается, что каждая из них соответствует конкретному родительскому телу.
Здесь мы кратко коснемся тринадцати установленных химических групп, причем следует отметить, что в них не попадают около 15% известных железных метеоритов, которые по химическому составу уникальны. По сравнению с железо-никелевым ядром Земли большинство железных метеоритов представляют ядра дифференцированных астероидов или планетоидов, которые должны были разрушиться вследствие катастрофического ударного воздействия, прежде чем упасть на Землю в виде метеоритов!
Химические группы:
Значительная часть железных метеоритов принадлежит к этой группе, в которой представлены все структурные классы. Особенно часто среди метеоритов этой группы встречаются крупные и средние октаэдриты, а также богатые силикатами железные метеориты, т.е. содержащие более или менее крупные включения различных силикатов, химически близкородственных уинонаитам, редкой группе примитивных ахондритов. Поэтому считается, что обе группы происходят от одного и того же родительского тела. Нередко метеориты группы IAB содержат включения железосульфидного троилита бронзового цвета и черные графитовые зерна. Не только наличие этих рудиментарных форм углерода указывает на близкое родство группы IAB с каменноугольными хондритами; такой вывод позволяет сделать и распределение микроэлементов.
Значительно более редкие железные метеориты группы IC имеют большое сходство с группой IAB с той разницей, что они содержат меньше редкоземельных микроэлементов. Структурно они относятся к крупнозернистым октаэдритам, хотя известны и железные метеориты группы IC, имеющие другую структуру. Типичным для этой группы является частое наличие темных включений цементитного когенита при отсутствии силикатных включений.
Группа IIAB
Метеориты этой группы являются гексаэдритами, т.е. состоят из очень крупных отдельных кристаллов камазита. Распределение микроэлементов в железных метеоритах группы IIAB напоминает их распределение в некоторых каменноугольных хондритах и энстатитных хондритах, из чего можно заключить, что железные метеориты группы IIAB происходят от одного родительского тела.
К железным метеоритам группы IIC относятся самые мелкозернистые октаэдриты с полосами камазита шириной менее 0,2 мм. Так называемый “заполняющий” плессит, продукт особенно тонкого синтеза тэнита и камазита, встречающийся также в других октаэдритах в переходной форме между тэнитом и камазитом, является основой минерального состава железных метеоритов группы IIC.
Метеориты этой группы занимают среднее положение на переходе к мелкозернистым октаэдритам, отличаясь сходным распределением микроэлементов и очень высоким содержанием галлия и германия. Большинство метеоритов группы IID содержат многочисленные включения железо-никелевого фосфата — шрайберзита, чрезвычайно твердого минерала, который часто затрудняет резку железных метеоритов группы IID.
Структурно железные метеориты группы IIE относятся к классу среднезернистых октаэдритов и часто содержат многочисленные включения различных богатых железом силикатов. При этом, в отличие от метеоритов группы IAB, силикатные включения имеют форму не дифференцированных обломков, а затвердевших, часто четко выраженных капель, которые придают железным метеоритам группы IIE оптическую привлекательность. Химически метеориты группы IIE близкородственны Н-хондритам; возможно, обе группы метеоритов происходят от одного и того же родительского тела.
В эту небольшую группу входят плесситовые октаэдриты и атакситы, имеющие высокое содержание никеля, а также очень высокое содержание таких микроэлементов, как германий и галлий. Существует определенное химическое сходство как с палласитами группы “Игл”, так и с каменноугольными хондритами групп СО и CV. Возможно, палласиты группы “Игл” происходят от того же родительского тела.
Группа IIIAB
После группы IAB самой многочисленной группой железных метеоритов является группы IIIAB. Структурно они относятся к крупно и среднезернистым октаэдритам. Иногда в этих метеоритах находят включения троилита и графита, в то время как силикатные включения крайне редки. Тем не менее существует сходство с палласитами основной группы, и сегодня считается, что обе группы происходят от одного родительского тела.
Группа IIICD
Структурно метеориты группы IIICD являются самыми мелкозернистыми октаэдритами и атакситами, а по химическому составу они близкородственны метеоритам группы IAB. Как и последние, железные метеориты группы IIICD часто содержат силикатные включения, и сегодня считается, что обе группы происходят от одного родительского тела. Вследствие этого они также имеют сходство с уинонаитами, редкой группой примитивных ахондритов. Для железных метеоритов группы IIICD типичным является наличие редкого минерала гексонита (Fe,Ni)23C6, который присутствует исключительно в метеоритах.
Группа IIIE
Структурно и химически железные метеориты группы IIIE имеют большое сходство с метеоритами группы IIIAB, отличаясь от них уникальным распределением микроэлементов и типичными включениями гексонита, что роднит их с метеоритами группы IIICD. Поэтому не совсем ясно, образуют ли они самостоятельную группу, происходящую от отдельного родительского тела. Возможно, ответ на этот вопрос дадут дальнейшие исследования.
Группа IIIF
Структурно эта маленькая группа включает октаэдриты, от крупнозернистых до мелкозернистых, но отличается от других железных метеоритов как сравнительно небольшим содержанием никеля, так и очень низким содержанием и уникальным распределением некоторых микроэлементов.
Структурно метеориты группы IVA относятся к классу мелкозернистых октаэдритов и отличаются уникальным распределением микроэлементов. Они имеют включения троилита и графита, в то время как силикатные включения крайне редки. Примечательным исключением является только аномальный метеорит Штейнбах, историческая немецкая находка, поскольку он почти наполовину состоит из красно-бурого пироксена в железо-никелевой матрице типа IVA. В настоящее время бурно обсуждается вопрос о том, является ли он продуктом ударного воздействия на IVA-родительское тело или родственником палласитов и, следовательно, железокаменным метеоритом.
Все железные метеориты группы IVB имеют высокое содержание никеля (около 17%) и структурно относятся к классу атакситов. Однако при наблюдении под микроскопом можно заметить, что они состоят не из чистого тэнита, а скорее имеют плесситовую природу, т.е. образовались за счет тонкого синтеза камасита и тэнита. Типичным примером метеоритов группы IVB является Гоба из Намибии, самый большой метеорит на Земле.
Группа UNGR
Этим сокращением, означающим “не входящие в группу”, обозначаются все метеориты, которые нельзя отнести к вышеупомянутым химическим группам. Несмотря на то, что в настоящее время исследователи делят эти метеориты на двадцать различных маленьких групп, для признания новой метеоритной группы, как правило, необходимо, чтобы в нее входили как минимум пять метеоритов, как установлено требованиями Международного номенклатурного комитета Метеоритного общества. Наличие этого требования препятствует поспешному признанию новых групп, которые в дальнейшем оказываются лишь ответвлением другой группы.
Читайте также: