Meteoryty to jedne z najbardziej pożądanych kosmicznych trofeów, które teoretycznie może znaleźć każdy człowiek na Ziemi. Skąd one jednak się biorą? Okazuje się, że źródłem 70 procent z nich są zderzenia w kosmosie, które miały miejsce kilka i kilkadziesiąt milionów lat temu.
Co to jest meteoryt? To meteoroid, który przetrwał podróż przez atmosferę ziemską i spadł gdzieś na powierzchnię naszej planety. Szacunki liczby meteorytów spadających na Ziemię są zależne od przyjętych przez naukowców założeń, ale większość z nich prowadzi do podobnych liczb, czyli kilkunastu tysięcy tego typu obiektów rocznie. Warto też pamiętać, że większość z nich ląduje nie na lądzie, a wpada do oceanów, przez co staje się znacznie trudniejsza do odnalezienia.
Skąd bierze się meteoryt? Prosta odpowiedź brzmiałaby następująco - to spadająca gwiazda, która zaowocowała najprawdopodobniej zjawiskiem meteoru w atmosferze, ale nie uległa całkowitej dezintegracji. A spadające gwiazdy kojarzymy z rojami meteorów, które są najczęściej konsekwencją przejścia Ziemi przez obszar materii pozostawionej przez jedną z komet obiegających Słońce. I choć takie tłumaczenie nie jest błędne, to w zasadzie nie tłumaczy kompletnie pochodzenia meteorytów, które znajdujemy na Ziemi.
Spadająca gwiazda. Zwykle obserwujemy je zachęceni informacjami o deszczach meteorów, ale jeśli znajdziecie na Ziemi meteoryt to jego pochodzenie będzie z dużym prawdopodobieństwem inne.
Z prostego powodu. To co obserwujemy jako deszcze spadających gwiazd, to materia, która trafia do ziemskiej atmosfery z ogromną prędkością i ulega całkowitej dezintegracji. Według ekspertów co najwyżej niewielka liczba, o ile jakiekolwiek ze sklasyfikowanych meteorytów związane są z kometami. Prawdziwe źródło większości meteorytów, które znajdujemy na Ziemi, a dysponujemy obecnie około 70 tysiącami tego typu znalezisk, jest inne. Odnalezienie tego źródła postawili sobie za cel naukowcy z francuskiego CNRS (odpowiednik PAN), obserwatorium ESO oraz Uniwersytetu Karola w Pradze.
Meteoroidy to nie wszystko co spada na Ziemię
Zanim poznamy źródło ziemskich meteorytów warto zdać sobie sprawę, że meteoroidy (po upadku zwane meteorytami) to nie wszystko co spada na Ziemię. Bardzo rzadko, nawet w skali geologicznej, w powierzchnie Ziemi uderzają asteroidy, komety, a efektem tych zderzeń są globalne zmiany klimatyczne, zniszczenia powierzchni, a także konsekwencje dla żywych organizmów. Im mniejsze są to obiekty, tym zderzenia są częstsze.
Na Ziemię najwięcej spada każdego dnia pyłu kosmicznego i mikrometeoroidów. Z perspektywy badań naukowych dotyczących historii Układu Słonecznego znacznie ciekawsze są meteoryty.
Najwięcej na Ziemię każdego dnia spada kosmicznego pyłu, który jest obecny wszędzie w Układzie Słonecznym. Może to być kilkanaście, a nawet kilkadziesiąt ton takiego materiału. Znacznie mniej jest mikrometeorytów, a jeszcze mniej wspomnianych meteorytów. Mikrometeoryty to obiekty, które mają rozmiary mniejsze niż 0,1 milimetra. Te mniejsze to właśnie meteoryty. Są sugestie, by ograniczać tę kategorię od góry do obiektów o rozmiarach rzędu 10 metrów, a większe traktować jako asteroidy, ale skoro te ostatnie bardzo rzadko spadają na Ziemię, w ogólnej klasyfikacji stanowią i tak niewielki ułamek procenta. Dlatego poszukując źródeł meteorytów przede wszystkim chcemy znaleźć źródło tych najczęściej znajdowanych na Ziemi.
Żelazno-niklowy meteoryt o wymiarach około 30 do 50 m odpowiada za powstanie jednego z najbardziej znanych śladów niedawnych zderzeń (sprzed około 50 tysięcy lat) - krateru Barringera w Arizonie, który ma 1200 m średnicy i 180 m głębokości. Większość meteorytow nie wyrządza jednak żadnych szkód. (fot: ESA)
Planetarne źródła meteorytów
Pośród znalezionych na Ziemi meteorytów około 6 procent jest identyfikowanych z materią pochodzącą z Księżyca, Marsa, czy Westy (druga co do wielkości planetoida w pasie pomiędzy Marsem, a Jowiszem). Tak więc, mamy już na Ziemi próbki, np. Marsa, które są najprawdopodobniej konsekwencją aktywności wulkanicznej prowadzącej do wyrzucenia materii ponad powierzchnię Czerwonej Planety, z tak dużą prędkością, że zdołała ona uwolnić się z jej grawitacyjnego uścisku, albo też zderzeń ze spadającymi na powierzchnię Marsa obiektami.
ALH84001, najbardziej znany przykład meteorytu, który pochodzi z Marsa. Znaleziono go na Antarktydzie. (fot: NASA)
Marsjańskich meteorytów (zaliczanych do grupy achondrytów, meteorytów o wulkanicznym pochodzeniu) na Ziemi znaleziono około 300. Spadały one na Ziemię stosunkowo niedawno (kilkaset milionów lat temu i później), choć tworząca je materia może być prawie tak stara jak Układ Słoneczny. Jest wielce prawdopodobne, że ludzie znajdowali je od bardzo dawna, ale ze względu na brak odpowiedniej wiedzy nie byli w stanie określić ich pochodzenia - aż do końca drugiej połowy XX wieku.
Meteoryty jako wynik zderzeń w głównym pasie planetoid
Pozostałe 94 procent meteorytów znajdowanych na Ziemi, które w większości są chondrytami (meteorytami kamiennymi), nie miało dotychczas prześledzonej ścieżki do źródła. Trudno zresztą ją byłoby nawet dokładnie określić (orbitę określono dotychczas tylko dla kilkudziesięciu obiektów), ale analiza składu chemicznego meteorytów i porównanie jej ze składem obiektów znajdujących się w przestrzeni kosmicznej pozwala wskazać macierzyste ciało niebieskie z ogromnym prawdopodobieństwem.
Orbity asteroid macierzystych dla grup obiektów, z których pochodzi większość meteorytów znajdowanych na Ziemi. Zaznaczona jest także orbita Ziemi, kolejna w odległości od Słońca jest orbita Marsa, a najbardziej zewnętrzna widoczna w górnych krawędziach to orbita Jowisza.
Dla 70 procent meteorytów źródłem są rodziny obiektów zwane Karin, Koronis i Massalia w głównym pasie asteroid pomiędzy Marsem i Jowiszem. To grupy meteoroidów, które powstały w wyniku zderzeń innych obiektów z planetoidami 832 Karin, 158 Koronis oraz 20 Massalia, co doprowadziło do fragmentacji, choć nie całkowitej destrukcji tych ciał niebieskich - macierzyste asteroidy wciąż istnieją. Zderzenia miały miejsce około 5.7 milionów (Karin), 7.6 milionów (Koronis) oraz 40 i 466 milionów (Massalia) lat temu.
Aż 37 procent znajdowanych dziś na Ziemi meteorytów to fragmenty planetoidy 20 Massalia, która wciąż jest sporym ciałem niebieskim o rozmiarze około 150 km.
Analizy, zarówno na podstawie obserwacji jak i modelowania numerycznego, pozwoliły ustalić źródła także kilkunastu procent innych meteorytów, łącząc je z rodzinami asteroid Veritas, Eos i Polana. Ta ostatnia grupa obiektów (macierzysty obiekt to 142 Polana o obecnym rozmiarze około 55 km), pochodzi z rozpadu macierzystego obiektu, z którego powstały także asteroidy Ryugu i Bennu - to z nich przywiozły na Ziemię próbki pojazdy misji Hayabusa2 i misji NASA OSIRIS-Rex (obecnie OSIRIS-Apex).
Łącznie wiemy już w jakich wydarzeniach powstało ponad 90 procent meteoroidów, które spadały w niedalekiej przeszłości i wciąż spadają na Ziemię. Przed naukowcami wyzwanie, by ustalić skąd bierze się pozostałe 10 procent.
Źródła meteorytów nie są stałe. One się zmieniają
Niektóre meteoroidy, które spadają na Ziemię, mogą być obiektami powstałymi dawno temu w początkach Układu Słonecznego. Jednak większość meteorytów obecnie znajdowanych na Ziemi, bo te najmłodsze najłatwiej nam odszukać, jako źródło ma wspomniane trzy rodziny asteroid.
Asteroida 243 Ida, którą odwiedziła sonda Galileo w podróży na Jowisza w 1993 r. to jeden z większych obiektów rodziny asteroid Koronis. (fot: NASA)
Rodziny asteroid, które są fragmentami 832 Karin, 158 Koronis i 20 Massalia są w skali geologicznej bardzo młode. Tworzą też wciąż bogate w niewielkie obiekty skupiska, w których kolejne zderzenia są bardzo prawdopodobne, a to prowadzi czasem do wystrzelenia powstałych w ten sposób meteoroidów na orbitę, która z czasem przetnie orbitę Ziemi.
Układ takich asteroid jednak stale ewoluuje, jego obfitość w przestrzeni maleje i w końcu przestaje on stanowić efektywne źródło meteoroidów, która spadają na Ziemię. Z czasem zostaje on zastąpiony przez nowe skupiska asteroid, wynik nowych zderzeń w głównym pasie planetoid. Tak samo jak obecne skupiska zastąpiły te jeszcze starsze.
Ta ewolucja układów asteroid trwa jednak dziesiątki milionów lat i dłużej, dlatego to co udało się ustalić astronomom odpowiada przede wszystkim obecnej sytuacji.
Źródło: sciencealert, inf. własna, fot. wejściowe: NASA/JSC/ANSMET
Komentarze
2