oblicza gości z kosmosu

ANDRZEJ MANECKI
METEORYTY
OBLICZA GOŚCI Z KOSMOSU
me
me
me
me
me
me
me
me
me
t
t
t
t
t
t
t
t
t
eo
eo
eo
eo
eo
eo
eo
eo
eo
ry
ry
ry
ry
ry
ry
ry
ry
ry
Meteoroidy, meteory, meteoryty
Historia „kamienia z nieba” – Ensisheim, rok 1492
Jeszcze 200 lat temu – początki…
Minerały materii pozaziemskiej
Krzemiany – główne minerały meteorytów
Żelazo meteorytowe
Pozaziemskie naturalne odmiany krystaliczne węgla
Presolarne wysokotopliwe inkluzje CAI
Inne
Meteoryty
Meteoryty kamienne
Meteoryty żelazno-kamienne
Meteoryty żelazne
Chondry
materia
–
łoneczna
pra s
Kratery uderzeniowe (impaktowe)
Kratery uderzeniowe
Krater Canyon Diablo
Kratery uderzeniowe (impaktowe) Księżyca
Znane spadki meteorytów
Pułtuski deszcz meteorytów kamiennych
Niewyjaśniony wielki wybuch tunguski
Deszcz mezosyderytów Łowicz
Żelazny deszcz meteorytów Sichote-Aliń
Niewyjaśniony wybuch w podkrakowskich Jerzmanowicach
Baszkówka – miss meteorytów
Kontrolowana wędrówka małej planetoidy 2008 TC3
Skały Księżyca – meteoryty księżycowe
Skały Marsa – meteoryty marsjańskie
anetoidpl
Materia planetoid
omet k
Materia komet
Astralny, morficzny
a ód odny
l w
Materia niezwykłych księżyców: Io, Tytana i Enceladusa
Io – wulkany z płynną siarką
Tytan – deszcz metanowy, czarny „śnieg”
Enceladus – lód, woda, gejzerowe lodotryski
Koniec „monopolu” Ziemi na wodę
Pyły kosmiczne
Tektyty
Kosmiczna echnologia
t
yntezy s mentów
dia
Do potencjalnych poszukiwaczy i kolekcjonerów meteorytów – słów kilka
Kolekcjonerstwo to nie tylko zbieractwo…
Posłowie
7
12
13
15
17
19
22
25
25
25
26
34
40
45
57
57
57
61
63
63
67
69
71
73
74
75
75
77
80
82
84
85
85
86
87
88
89
91
94
95
97
118
t
t
t
t
t
t
t
t
t
spis
treści
y
y
y
y
y
y
y
y
y
6
Meteoroidy, meteory, meteoryty
Podczas pogodnej, bezchmurnej nocy można niekiedy zaobserwować na niebie
charakterystyczne rozbłyski, tory lotu „spadających gwiazd”, jak potocznie określa się ten efekt. Bywa też, że jest to „kula ognista” – z jej lotem związane są efekty akustyczne, grzmoty, gwizdy, a z upadkiem – kratery. To meteoryty, przybysze
z kosmosu.
Analizując popularność meteorytów jako obiektów samych w sobie, jako eksponatów w kolekcjach i eksponatów do podziwiania, jako fascynującego tematu
do badań, a nawet źródła legend i wierzeń, nietrudno jest zauważyć, jak wielkie budzą zaciekawienie. A jest to ciekawość niemal magiczna, rodząca pasję,
a czasami, zwłaszcza wśród kolekcjonerów, niemal uzależnienie. Można by powiedzieć – zainteresowanie meteorytami jest nieziemskie.
Co sprawia, że te bryły dziwnych skał lub żelaza rodzą tak intensywne i złożone emocje? Wydaje się, że jest to efekt specyficznego połączenia: intrygującej
tajemnicy i fascynujących możliwości naukowych odkryć. W dodatku zachodzi tu relacja zwrotna: nauka z jednej strony zmierza do wyjaśniania tajemnic
kosmicznej materii, z drugiej jednak, dzięki kolejnym odkryciom, poszerza obszar niewyjaśnionych zjawisk i stawia kolejne pytania. Opisy spotkań z tajemnicą
i uczestniczenia w misterium dominują zresztą w dokumentacji spadków „kamieni z nieba” w czasach, gdy dla świadków takich zdarzeń nie były one jeszcze 1. Stara rycina przedstawiająca
meteorytami, lecz nadprzyrodzonym zjawiskiem.
meteory roju Leonidów
Wędrujące w przestrzeni międzyplanetarnej naszego Układu Słonecznego
obiekty oraz efekty i skutki ich spadków na Ziemię mają w literaturze liczne nazwy: meteoroid, meteor, bolid, meteoryt, deszcz meteorytów, tor lotu, krater
Ablacją określa się efekt topienia
uderzeniowy (impaktowy) itp. Uporządkujmy te pojęcia.
i parowania materii z powierzchni
Meteoroidy to duże bloki, mniejsze fragmenty lub okruchy skał, lodu, żelaza meteoroidu podczas hamowania
lub pojedynczych ziaren minerałów, poruszające się w przestrzeni międzypla- w atmosferze Ziemi. Skutki ablacji
netarnej. Przyjmuje się, że są one mniejsze od planetoid (asteroid), a większe to utrata większości masy, utwood 0,01 mm. Najdrobniejsze nazywa się mikrometeorytami, a gdy mają postać rzenie na powierzchni skorupki
maleńkich kulek – pyłami kosmicznymi. Głównym źródłem meteorytów jest obtopieniowej oraz regmagliptów.
materia z rozpadu lub zderzeń planetoid – z pasa planetoid między Marsem
a Jowiszem. W mniejszym stopniu mogą pochodzić z „kończących swój żywot”
komet. Jeszcze rzadziej spotykane są meteoroidy pochodzenia planetarnego 2. Efektowny spadek meteorytu –
(np. z Marsa, Księżyca). Gdy Ziemia znajdzie się na przecięciu orbity meteoro- na starej rycinie
idu, wpada on w atmosferę jako meteor.
Stara rycina przedstawiająca meteory roju Leonidów
Meteor to obserwowane zjawisko świetlne (smuga na nieboskłonie), które jest efektem przelotu meteoroidu przez atmosferę
ziemską. Bolidem nazywa się bardzo jasny efekt przelotu, zwykle
w postaci kuli, o jasności Księżyca w pełni lub nieco większej. Zjawisku bolidu towarzyszą efekty dźwiękowe.
Meteoroidy poruszają się w przestrzeni międzyplanetarnej
z prędkościami kosmicznymi rzędu od kilkunastu do kilkudziesięciu
km/s. Lecąc z tak wielką prędkością na spotkanie z Ziemią lub ją
doganiając, już na wysokości około 100–120 km nad powierzchnią zaczynają trafiać na cząsteczki atmosfery ziemskiej, rozgrzewając się w wyniku tarcia. Rozpoczyna się efekt hamowania i ablacji
meteoroidu, jego powierzchnia topi się i sublimuje (przejście ze
stanu stałego w gazowy), jonizując otaczające go bezpośrednio
powietrze, które zaczyna świecić. Świecenie to trwa przeważnie kilka sekund i gdy kosmiczny obiekt wyhamuje do prędkości
7
3–5 km/s – gaśnie. Ostatecznie tylko mała część
pierwotnej masy meteoroidu, jeśli przetrzyma
efekt hamowania, dociera na powierzchnię Ziemi.
Meteorytem nazywamy naturalne ciało stałe
„kosmicznego przybysza”, który dotarł na Ziemię.
Na etapie hamowania w atmosferze niektóre meteory, zwłaszcza małe obiekty, giną (parują), większe hamują, gasną i spadają w postaci pojedynczych
odłamów. Jeszcze większe mogą eksplodować
w atmosferze ziemskiej; wówczas spadają w postaci deszczu meteorytów. Zdarza się (na szczęście bardzo rzadko), że taki duży obiekt nie zdąży
wyhamować i nie rozpada się; wówczas przelatuje
w postaci jasnego bolidu, uderza o powierzchnię
i tworzy charakterystyczny, kolisty krater uderzeniowy (impaktowy). Czas hamowania, topienia
i parowania powierzchni meteorów w atmosferze
ziemskiej jest, na szczęście dla uczonych, bardzo
krótki. Powstałe w ich wyniku zmiany termiczne na
powierzchni meteorytu nie przekraczają grubości
1 mm, toteż wewnętrzna struktura i skład mineralny pozostają niezmienione. Zmiany widoczne
są na powierzchni meteorytów w postaci cienkiej, czarnej skorupki obtopieniowej o półmetalicznym połysku oraz charakterystycznej morfologii meteorytu – zaobleniem krawędzi i płytkimi
wgłębieniami zwanymi regmagliptami. Meteoryty
nie mają widocznej nieuzbrojonym okiem porowatości.
Badania materii pochodzenia pozaziemskiego
prowadzą do rozpoznania nowych faz krystalicznych (minerałów i ich kumulatów), w tym szczególnie tych nieznanych na Ziemi, oraz do poszerzenia wiedzy o procesach minerałotwórczych
i skałotwórczych zachodzących w kosmosie. Stwarza to dla nauki szansę śledzenia wczesnej historii
i etapów tworzenia się naszego Układu Słonecznego, a także poznania budowy wnętrza naszej
planety. Uzyskiwane wyniki ujawniają własności
i strukturę materii nieorganicznej i organicznej
budującej planety, planetoidy, komety, meteoryty, pyły kosmiczne, a także przybliżają warunki,
w jakich się one utworzyły. Otwiera to przed nauką kolejne perspektywy związane z syntezą faz
krystalicznych przy zastosowaniu „kosmicznych”
technologii.
Powróćmy jednak do pytania: co to jest meteoryt? Czy możemy podać wyczerpującą definicję? Klasyk amerykańskich meteorytologów,
Brian Mason, mineralog i geochemik, w swej
fundamentalnej książce Meteorites z 1962 roku,
sformułował następującą definicję: „Meteoryt
3–4. Meteoryt żelazny Willamette, odkryty w 1902 roku
nad rzeką Willamette w stanie Oregon w USA. Waży
14 150 kg i jest największym meteorytem znalezionym
w Stanach Zjednoczonych. Obecnie znajduje się
w Muzeum Historii Naturalnej USA
8
jest ciałem stałym, które przybyło na Ziemię
z Kosmosu”. Ale od pamiętnej jesieni 1957 roku,
kiedy to wystartował w przestrzeń okołoziemską
pierwszy sputnik, mieliśmy przykłady spadków
na Ziemię m.in. fragmentów amerykańskiej stacji
kosmicznej Skylab i reaktora jądrowego jednego
z rosyjskich satelitów z serii „Kosmos”. Należałoby
więc ująć w definicji, że tylko naturalne obiekty powinny być nazywane meteorytami. Złośliwi uczeni
(na szczęście są w mniejszości) pytają jednak mineralogów: a jak sobie poradzicie z tą definicją, gdy
dowcipni astronauci wyrzucą nasz ziemski, czarny,
bazaltowy głaz z ładowni promu kosmicznego krążącego po orbicie? W tym przypadku nie ma jednak wątpliwości, że meteoryt jest obiektem, który
przywędrował na naszą lub inną planetę w naturalny sposób, czyli bez pomocy człowieka lub zastępującego go robota.
Można zapytać, dlaczego w definicji mowa
nie tylko o obiektach naturalnego pochodzenia
spadających na Ziemię, ale także na inne planety
i ciała niebieskie. W gruncie Księżyca stwierdzono bowiem małe fragmenty meteorytów, a na powierzchni Marsa sfotografowano spory meteoryt
żelazny. Jest więc oczywiste, że meteoryty mogą
spadać na każdy naturalny obiekt naszego Układu
Słonecznego.
A czy na Ziemię mogą spadać ziemskie meteoryty, np. wyrzucone w czasie intensywnego kraterowania naszej planety? Możemy zainteresowanemu Czytelnikowi podpowiedzieć, że jeszcze nie
znaleziono na Ziemi takiego ziemskiego uciekiniera
– „syna marnotrawnego”.
I wreszcie bywa, że znajdujemy zwietrzałe
(zmienione) meteoryty w pokładach starych skał
osadowych. Jeśli nie uległy one całkowitemu przeobrażeniu, proponuje się nazywać je skamieniałościami meteorytowymi.
5. Nocne niebo i smugi meteorów (Leonidów)
na tle gwiazd; koliste tory to efekt długiego
czasu naświetlania fotografii
6–7. Goście z kosmosu to przywilej nie tylko Ziemi.
Oto meteoryt żelazny, który wylądował na powierzchni Marsa
9
8–9. Odspojona skorupka obtopieniowa chondrytu Baszkówka (Polska),
oglądana od wewnątrz i od zewnątrz.
Od wewnątrz widać kuliste chondry
wtopione w czarną, zeszkloną masę.
Od zewnątrz – jednorodna, zeszklona
powłoka
Regmaglipty to charakterystyczne
płytkie zagłębienia, podobne do odcisków palców w plastelinie. Tworzą
się w czasie przelotu meteoroidu
przez atmosferę Ziemi. Ich rozmiary
na ogół nie przekraczają 1/10 wielkości okazu. „Rzeźbiarzem” takiej
powierzchni meteorytów jest ablacja.
Gdy meteoroid nie zmienia pozycji
w czasie hamowania, jego powierzchnia pokryta jest promieniście rozbiegającymi się strużkami stopionej
i zakrzepłej materii. Tak uformowane, piękne, lecz rzadkie meteoryty
nazywa się meteorytami orientowanymi.
10. Regmaglipty na powierzchni żelazno-kamiennego meteorytu Łowicz (Polska)
10
11. Chondryt Baszkówka,
piękny meteoryt orientowany. Na jego powierzchni doskonale widoczne są
zakrzepłe strużki stopionej
podczas hamowania
materii skalnej
12. Chondryt Baszkówka, z typową dla
meteorytów skorupką
obtopieniową
11
Historia „kamienia z nieba” –
Ensisheim, rok 1492
Ponad 500 lat temu zapisano w kronikach, że 16 listopada 1492 roku o godzinie 11.30 pewien chłopiec, wędrując przez pola w okolicach miasteczka
Ensisheim w Alzacji, usłyszał huk, a następnie był świadkiem, jak wielki, ciemny
kamień uderzył o ziemię i zarył się w miękkiej glebie na głębokość 1,5 m.
Przerażony chłopiec pobiegł do domu, by zawiadomić rodziców i sąsiadów
o tym diabelskim zdarzeniu. W kilka godzin później wydobyto nieuszkodzony
meteoryt o wadze 127 kg. W stanie nienaruszonym nie pozostał on długo, bowiem mieszczanie zaczęli odłupywać jego fragmenty jako talizmany,
sądząc, że to znak od Boga. Następnie przeniesiono go do miejscowego kościoła, gdzie był podziwiany jako cud. Sędzia z Ensisheim był innego zdania,
uważał, że spadły kamień może być dziełem szatana, kazał go więc przenieść
do miasteczka i zakuć w kajdany w obawie, by nie uleciał z powrotem do
swego pana. Powstał spór, który rozstrzygnął przybyły dziesięć dni później
cesarz Maksymilian. Uznał on, że kamień jest jednak darem od Boga i rozkazał, by umieścić go na chórze miejscowego kościoła.
Historia spadku stała się powszechnie znana, w kilku miastach wydrukowano specjalne ulotki opisujące to wydarzenie, z rysunkami i wierszami Sebastiana Branta. Brant przyjmował, że „kamień z nieba” utworzył się w atmosferze
od gorących promieni słońca. Meteoryt przetrwał wojnę trzydziestoletnią,
w czasie rewolucji francuskiej na krótko był przeniesiony do Biblioteki Narodowej w Colmar i po kilku latach wrócił do kościoła w Ensisheim. Kościół
zawalił się w 1854 roku, a meteoryt umieszczono w Hotelu de Ville, gdzie
znajduje się do dzisiaj wraz ze starą tablicą pamiątkową, na której napisano:
„Wielu wie o tym kamieniu,
Każdy coś o nim wie,
Ale nikt nie wie dostatecznie dużo”.
Jak wykazały współczesne badania, meteoryt Ensisheim jest meteorytem
kamiennym, chondrytem, o wieku ekspozycji na promieniowanie kosmiczne
około 20 mln lat. Chondry, typowe składniki chondrytów, są w tym meteorycie słabo widoczne, co świadczy, że jego ciało macierzyste (planetoida) uległo
termicznym przemianom.
13. Pamiętny spadek meteorytu
w Ensisheim (Alzacja) w 1492
roku, widziany oczami ówczesnego artysty
12
Jeszcze 200 lat temu – początki…
Jeszcze ponad 200 lat temu wśród uczonych panowało przekonanie, że przestrzeń międzyplanetarna jest pusta. Astronomowie, kierując ku niebu swoje niedoskonałe jeszcze wówczas teleskopy, oprócz niekiedy wolno przesuwających
się komet, nie dostrzegali między planetami innych ciał podobnych meteorytom.
Uważano, że meteoryty są ziemskiego pochodzenia. Wiązano je z wybuchami
wulkanów, wielkimi huraganami zdolnymi rozrzucać skały na dużej przestrzeni,
a nawet przez pewien czas panował pogląd, że powstają z rozrzedzonego powietrza. Charakterystyczne skorupki obtopieniowe na powierzchniach meteorytów uważano za wynik uderzeń piorunów. Zamieszanie pogłębiał fakt, że
wiele znajdowanych i przekazywanych do badań „meteorytów” okazywało się
zwykłymi ziemskimi skałami, co i dziś jest dość częstym zjawiskiem.
Ze „spadającymi gwiazdami” człowiek spotyka się od tysiącleci. Szczególnie
loty bolidów, którym towarzyszą efekty akustyczne podobne do grzmotów, musiały budzić grozę. Bywało, że uważano je za objawienie boga. Opisy spadających
z nieba kamieni można znaleźć w dawnych
kronikach chińskich, starogreckich i arabskich. Jednym z pierwszych badaczy
usiłujących naukowo wyjaśnić te zjawiska
był Anaksagoras z Kladzomen (500–
427 p.n.e.), który stwierdził, że spadek
wielkiego głazu w Ajgospotamoj miał
związek z efektem lotu jasnego bolidu.
Uważał też, że nie są to zwykłe gwiazdy
„urywające” się z nieba, bo tych, które
widzimy gołym okiem, jest kilka tysięcy
i powinny już dawno wszystkie upaść
na Ziemię. Jako następny zabrał głos
Arystoteles (384–322 p.n.e.), który
okazał się „hamulcowym” rozwoju nauki
o meteorach i meteorytach. Meteory
uważał za rozbłyski powstające w wyniku
zetknięcia się ziemskich oparów z ogniem niebieskim. Wprowadzony przez
niego termin meteoros po grecku oznacza „zjawisko w powietrzu”. Owa teoria
meteorów jako atmosferycznego zjawiska, poparta autorytetem Arystotelesa,
zahamowała na prawie 2 tysiące lat naukowe badania przyczyn takich efektów.
W porównaniu ze starożytnymi kulturami śródziemnomorskimi, m.in.
z egipską, grecką czy babilońską, astronomia w starożytnym Rzymie nie
osiągnęła wysokiego poziomu. Mieszkańcy Cesarstwa Rzymskiego raczej
podziwiali, niż badali zjawiska na nieboskłonie, takie jak przeloty meteorów
i komet, co poświadczają utwory ówczesnych poetów. Wergiliusz (70–19 p.n.e.)
w Georgikach zapisał:
„Często, kiedy wiatr groźny, gwiazd lecą sznury
Ujrzę, co przez cień nocy za sobą warkocze
Bielejących płomieni ciągną (…)”.
(tłum. Anna Czerny)
A Owidiusz (43 p.n.e.–17 n.e.) w drugiej księdze Przemian tak opisał lot
meteoru:
„Lecz Faeton, któremu ogniem włosy płoną,
Z wysokości, mijając przestrzeń niezmierzoną
13
14. Stara rycina przedstawiająca
rój meteorów
me
me
me
me
me
me
me
me
me
t
t
t
t
t
t
t
t
t
e
e
e
e
e
e
e
e
e
METEORYTY
OBLICZA GOŚCI Z KOSMOSU
Projekt graficzny
TADEUSZ NUCKOWSKI
Tekst
ANDRZEJ MANECKI
Autorzy i źródła fotografii i mikrofotografii umieszczonych w tekście
(i ich odpowiedników na płycie CD):
o
o
o
o
o
o
o
o
o
r
r
r
r
r
r
r
r
r
y
y
y
y
y
y
y
y
y
JANINA WRZAK, okładka, s. 4, fot. nr: 4, 8, 9, 12, 21, 27–33, 35–40, 45, 47–85, 89–108, 112–114,
121–125, 128, 133–136, 139–140, 171–183, 185–215
MARIAN STĘPNIEWSKI, s. 6, fot. nr: 11, 138
NASA, fot. nr: 5–7, 115–116, 143–149, 152, 153, 157, 158–170
Wikipedia, fot. nr: 4, 25–26, 109–111, 154–156
Ryciny i pozostałe fotografie – skany z archiwalnych publikacji z XIX i XX w.
Przedstawione na fotografiach autorskich meteoryty pochodzą z kolekcji Muzeum Geologicznego
ING PAN w Krakowie, z kolekcji Muzeum Geologicznego Wydziału Geologii, Geofizyki i Ochrony
Środowiska AGH, ze zbiorów Kazimierza Mazurka oraz ze zbiorów własnych autora.
Mikrofotografie meteorytów (chondr i chondrytów) wykonano z preparatów mikroskopowych autora
Redakcja
ANNA CHUDZIK
Korekta
EWA ROGUCKA
Przygotowanie zdjęć do druku
Studio Rzeczypospolite
Druk
OZGraf Olsztyńskie Zakłady Graficzne S.A.
Wydawca
Wydawnictwo Bosz
ISBN 978-83-7576-115-3
© Copyright by Bosz
Olszanica 2010
Wydanie pierwsze
Wydawnictwo Bosz
Biuro: ul. Przemysłowa 14
38-600 Lesko
tel. +48 13 4699000
faks +48 13 4696188
www.bosz.com.pl
[email protected]
t
t
t
t
t
t
t
t
t
y
y
y
y
y
y
y
y
y