Über Steine ​​vom Himmel

Zu einer Zeit entschied die Französische Akademie der Wissenschaften, nachdem sie die Beweise für vom Himmel fallende Steine ​​und die Steine ​​selbst untersucht hatte: Steine ​​können nicht vom Himmel fallen, weil viele Museen nirgendwo herkommen können, und weil sie nicht wegen Aberglaubens verspottet werden wollten, beeilten sie sich, die Sammlungen himmlischer Steine ​​loszuwerden . Aber die Fakten sind hartnäckige Dinge, Steine ​​vom Himmel gehorchten Wissenschaftlern nicht und fielen weiter, und bald änderten Wissenschaftler ihre Meinung über Meteoriten, und sie selbst wurden vielleicht das begehrteste Objekt für Studien. Immerhin war es damals die einzige Möglichkeit, über die Grenzen der Erdatmosphäre hinauszuschauen.

Gewitter und Lavoisier

Legenden über die schrecklichen Zeichen des Himmels, begleitet vom Brüllen und Fallen von Steinen vom Himmel, sind seit der Antike bekannt. Die vielleicht frühesten dokumentierten Beschreibungen des Meteoritenfalls finden sich in den chinesischen Annalen: 616 v. Chr. Wurden zehn Menschen bei Steinregen getötet, und ein weiteres ähnliches Ereignis, das ebenfalls zum Tod führte, ereignete sich 588 v. Es gibt Hinweise auf den Fall von Meteoriten im Alten Testament, im Mahabharata und in russischen Chroniken.

Und 1768 ereignete sich genau das Ereignis, bei dem Wissenschaftler auf Meteoriten achteten. Am Abend des 13. September fiel auf einem Feld in der Nähe der Stadt Luce ein Stein vom Himmel (damals nannten Wissenschaftler sie oft Aerolithen ). Fiel mit einem Gebrüll und einer Pfeife, vergraben in der weichen gepflügten Erde und war sehr heiß. Die Bauern, die den Fall miterlebten, flohen entsetzt und fanden den Stein friedlich liegend, schwarz und kalt. Das Phänomen des himmlischen Steins wurde natürlich als ein göttliches Wunder angesehen, über das sich Gerüchte und Gerüchte sofort unter den Menschen verbreiteten, und die Zeit war für sie nicht am besten geeignet: Es war das Zeitalter der Aufklärung, als solche Gerüchte nicht gewürdigt wurden und die Gesellschaft eine wissenschaftliche Erklärung brauchte was ist passiert

Um zu verstehen, was passiert ist, beauftragte die französische Akademie der Wissenschaften drei Wissenschaftler - Claude Louis Cadet, einen Chemiker-Apotheker, Olivier Fougerot, einen Mineralogisten - und den damals nicht so berühmten Antoine Lavoisier. Und nach einer sorgfältigen Untersuchung des Steins und der Befragung der Zeugen hatten sie keine andere Wahl, als mit den Schultern zu zucken. Und Lavoisier legte einen Bericht vor, in dem die Möglichkeit, dass dieser Stein vom Himmel fiel, vollständig abgelehnt wurde. Ideen über das Firmament des Himmels wurden von der Wissenschaft längst verworfen. Es blieben zwei Möglichkeiten: Entweder der Stein kondensierte in der Atmosphäre oder er wurde von einem entfernten Vulkan weggeworfen und fiel zu Boden. Und beide Optionen wurden als unmöglich angesehen. Und die Tatsache, dass Steine ​​nur im Weltraum fliegen können, haben Wissenschaftler nicht einmal erraten, aber der Weltraum selbst schien eher eine philosophische Kategorie zu sein als ein Ort, an dem Steine ​​fliegen können. Darüber hinaus beruhte die Hypothese des "himmlischen Ursprungs" des Steins nur auf dem verwirrten Zeugnis von erhabenen und schlecht ausgebildeten Zeugen des Wunders, die es als göttliches Phänomen wahrnahmen. Das heißt, alles war zu sehr wie Aberglaube. Und die französische Akademie der Wissenschaften betrachtete Aberglauben als Kampfpflicht.
Sie können verstanden werden. Zusätzlich zu Berichten über Meteoriten erhielten sie auch folgende:

Im Jahr 1123 erschien unter Heinrich 1, wie Geoffroa de Breuil schreibt, ein Flugzeug, das einem Seeschiff ähnelte, über London und lag im Zentrum der englischen Hauptstadt vor Anker. Die Leute gingen die Strickleiter hinunter. Die Londoner, die sie als Boten des Teufels betrachteten, ertranken die Außerirdischen in der Themse. Die auf dem Schiff verbliebenen hackten das Seil ab und flogen davon. Viele Jahre lang hatte die Kirche in Bristol, wenn man der Chronik folgt, an ihren Türen ein einzigartiges Gitter aus einem "himmlischen Anker". Während eines religiösen Feiertags wurde er 1214 an einem Seil eines "Luftschiffs" abgesenkt und fest auf einem Steinhaufen gefangen.

Der Mythos ist weit verbreitet, dass dieser Bericht das Studium von Meteoriten und die Diskussion über ihren außerirdischen Ursprung für viele Jahre verboten hat. Tatsächlich ist dies nicht der Fall, und dieser Bericht selbst hatte nicht den Charakter eines historischen Dokuments und wurde erst 1772 mit einem Kommentar von J. de Fouchi, dem "ständigen Sekretär" der Akademie der Wissenschaften, zur Notwendigkeit einer weiteren Untersuchung solcher Phänomene veröffentlicht. Währenddessen fielen die Meteoriten weiter, und als der tschechische Wissenschaftler Ernest Hladni (oder Hladny, wer es mag), der zum „Vater der Meteorik“ wurde, zu fallen begann, waren mehrere Meteoriten in Europa gefallen.

Hladni, kein Naturforscher, sondern Anwalt, nahm diese Angelegenheit als Detektiv auf und begann, Hunderte von Zeugen methodisch zu befragen und ihre Aussagen zu vergleichen. Sie hatten viel Fiktion, unfreiwilliges Neulackieren, dachten an ein Bild, lügen geradezu und fuhren an der Nase vorbei. Aber unter all dem Müll gab es Details, die immer zusammenfielen. Und diese Details ließen keinen Zweifel aufkommen: Die Steine ​​fielen wirklich vom Himmel. Und er stellte eindeutig eine Verbindung zwischen dem Fall von Steinen und Feuerbällen her. Zu diesem Zeitpunkt war bereits etwas über die Feuerbälle bekannt. Am 19. März 1718 raste ein helles Auto über London, und dieser Flug wurde von Halley beobachtet - demjenigen, nach dessen Namen der Komet benannt ist. Und diese Beobachtungen waren nicht nur beschreibend - sie konnten auch die Entfernung zum Auto und die Höhe seines Fluges bestimmen, die sich als sehr groß herausstellte. All dies sagte: Steine ​​fliegen von außerhalb der Erdatmosphäre.

Das letzte Vorurteil gegen Meteoriten wurde durch die Untersuchung des Meteoritenregens am 26. April 1803 in der Nähe der Stadt Aigle in der Normandie, 160 km von Paris entfernt, beseitigt. Dies wurde von Jean-Baptiste Bio getan, der den kosmischen Ursprung der gefallenen Steine ​​bestätigte.

Ich wollte ein externer Zeuge sein, der meiner Meinung nach nicht voreingenommen war, und versuchte, die Fakten so zu formulieren, wie sie waren, ohne Hypothesen aufzustellen ... Ich hoffe, dass ich den vollständigen Beweis für das ungewöhnlichste Phänomen erbracht habe, das jemals von Menschen beobachtet wurde ... Es wird große wissenschaftliche Errungenschaften erfordern um dieses Phänomen richtig zu untersuchen, für das wir keine zufriedenstellende Erklärung haben; Nur ein wissensreicher Mensch ist zu einem solchen Mut fähig. Bei all den zweifelhaften Fragen der Ignoranten sind sie bereit, blind zu glauben, halbgebildete Menschen entscheiden alles, und nur echte Wissenschaftler können alles untersuchen.
J.-B. Bio

Meteoroiden, Meteore, Meteoriten

Das Wort Meteorit ist jedem bekannt, wird aber oft falsch verwendet. Sie können den Satz "Schau, ein Meteorit fliegt!" Hören. Lesen Sie, dass Krater auf dem Mond durch Meteoriten auf dem Mond usw. entstanden sind. Ein Meteorit ist jedoch ein Körper kosmischen Ursprungs, der auf die Oberfläche eines großen Himmelsobjekts gefallen ist. Dies ist das Ergebnis eines bereits fallenden Sturzes .

Der Körper selbst, bevor er auf die Erde fiel (oder ein anderer Planet, Satellit, Asteroid oder Planetoid), wird als Meteoroid bezeichnet . Und das atmosphärische Phänomen, das durch den Durchgang eines Meteoriten verursacht wird, wird als Meteor bezeichnet, wenn es den Charakter eines „Sternschnuppen“ oder eines Feuerballs hat , wenn es sich um ein größeres Phänomen handelt, das wie ein blendender Feuerball mit einer Rauchfahne aussieht, der häufig von Pfeifen, Brüllen und anderen Geräuschphänomenen begleitet wird.

Und ein Meteorit ist das, was gefallen ist und in Form eines unabhängigen Festkörpers geblieben ist. Übrigens ist ein Meteoritensturz ein Phänomen, das nur für Planeten charakteristisch ist, die eine ziemlich dichte Atmosphäre haben, und zum Beispiel gibt es auf dem Mond trotz der Fülle an Kratern keine Meteoriten. Tatsache ist, dass die gegenseitige Geschwindigkeit des Meteoriten und des Planeten während einer Kollision immer ziemlich groß ist und fast immer 10 km / s überschreitet. Und bei dieser Geschwindigkeit beträgt die kinetische Energie eines Kilogrammkörpers 50 MJ, was um ein Vielfaches höher ist als die Verdampfungswärme von Eisen. Infolge einer Kollision mit der Oberfläche eines atmosphärenlosen Planeten oder Satelliten hört der Meteorit vollständig auf zu existieren - die Energie, die während der Kollision in Wärme umgewandelt wird, verdampft ihn und eine bestimmte Anzahl von Zielgesteinen . Die Ausdehnung des dabei gebildeten überhitzten hochkomprimierten Dampfes ist eine starke Explosion, die zur Bildung eines Einschlagkraters führt . Und die frühere Substanz des Meteoriten, die in Form der kleinsten Staubpartikel kondensiert ist, fällt herum.

Tatsächlich beträgt die minimale Inzidenzrate eines Meteoriten auf dem Mond 2,4 km / s (zweiter Raum) und auf kleineren Planeten sogar noch weniger. Bei dieser Energiefreisetzungsrate reicht die vollständige Verdunstung des Meteoriten nicht aus. Trotzdem ist die Wahrscheinlichkeit, mit einer solchen Geschwindigkeit zu fallen, äußerst gering, so dass die Wahrscheinlichkeit, einen Meteoriten auf der Mondoberfläche oder einen Asteroiden zu finden, gering ist.

Wenn man mit der Atmosphäre auf einen Planeten fällt, ändert sich das Bild vollständig. Luftmoleküle, deren Geschwindigkeit relativ zum Meteoriten einer Temperatur von Zehntausenden und Hunderttausenden von Kelvin entspricht, bombardieren die Oberfläche des Körpers und übertragen ihre Energie auf ihn. Sie prallen davon ab, eilen auf den entgegenkommenden Fluss zu, komprimieren ihn und wandeln die Energie der Translationsbewegung von Molekülen in die Energie chaotischer, thermischer um. Es entsteht eine Stoßwelle, in der Luft auf ungeheure Temperaturen erhitzt wird und sich in ein Plasma verwandelt. Seine Strahlung erwärmt die Oberfläche des Meteoriten, schmilzt ihn und wandelt ihn in Dampf um, der vom entgegenkommenden Strom zusammen mit Schmelztropfen sofort weggetragen wird. Dieser Prozess, der als Ablation bezeichnet wird , führt zu einer intensiven Ablation der Substanz von der Oberfläche des Meteoriten. Aufgrund der sehr hohen Temperatur sind Luft- und Meteoritendämpfe weitgehend ionisiert, dh sie sind Plasma.

Durch die Ablation verdunstet ein kleiner Meteorit einfach vollständig. Der größere Körper hat keine Zeit zum Verdampfen und sein Rest, der oft mehrere Prozent der ursprünglichen Masse nicht überschreitet, hat Zeit, die Geschwindigkeit auf „sicher“ zu verlieren. Danach verliert er ihn in dichten Schichten bis zur Geschwindigkeit des freien Falls und fällt zu Füßen erschrockener Beobachter auf die Erde (a viel häufiger - in einer Wildnis, in einem Sumpf, im Meer oder auf dem Eis der Antarktis).

Der Meteorit ist jedoch nicht nur einer Ablation ausgesetzt, sondern auch den kolossalen aerodynamischen Kräften des einströmenden Hochgeschwindigkeitsstroms. Sie können nur sehr haltbaren Gegenständen standhalten. Ansonsten stellt sich heraus, was für eine interessante Sache. Das kosmische Gestein fällt auseinander, aber dies verringert nicht die Belastungen, die auf seine Trümmer wirken. Im Gegenteil, sie wachsen mit zunehmender atmosphärischer Dichte zusammen, so dass das Quetschen fortgesetzt wird und einen Lawinencharakter erhält: Anstelle des ursprünglichen Körpers haben wir jetzt einen Schwarm zunehmend zerquetschter Fragmente mit einem Lawinen-ähnlichen zunehmenden Frontalwiderstand. Infolgedessen wird der gesamte Schwarm auf einmal in kurzer Zeit vollständig gehemmt und seine kinetische Energie geht in Wärme über.

Das Ergebnis ist ungefähr das gleiche wie bei der Bildung eines Meteoritenkraters: Diese Wärmeenergie verwandelt das gesamte Meteoritenmaterial in ein heißes Plasma, dessen Ausdehnung eine Explosion ist, deren Leistung manchmal mit nuklearen Explosionen vergleichbar ist oder diese sogar übertrifft. Nur diese Explosion ist nicht Boden, sondern Luft. Anscheinend ereignete sich eine solche Explosion während des berühmten Tunguska-Ereignisses von 1908. Ein ziemlich großer und gleichzeitig zerbrechlicher Körper, der möglicherweise ein eisiger Kometenkern oder ein loser kohlenstoffhaltiger Chondrit war und die kinetische Energie derselben Ordnung besaß, die während der Explosion der Zarenbombe (oder „Kuzkins Mutter“) freigesetzt wurde. Es erreichte nicht die Erdoberfläche, aber nachdem es wie eine Lawine zusammengebrochen war, setzte es diese Energie in Form einer Luftexplosion frei, wie sie die Menschheit seit einem halben Jahrhundert nicht mehr gesehen hatte. Die Explosion des Tscheljabinsker Meteoriten hat einen ähnlichen Charakter. Der Unterschied zwischen den beiden besteht darin, dass der Meteorit, der über Tscheljabinsk in die Atmosphäre flog, kleiner und langlebiger war. Daher war seine Zerstörung nicht so vollständig wie über der Podkamennaya Tunguska. Wenn Eisenmeteoroiden fallen, beginnt die Fragmentierung des Meteoriten in Fragmente nach einem erheblichen Geschwindigkeitsverlust und hat keine Zeit, um eine Explosion und ihre vollständige oder fast vollständige Zerstörung abzuschließen, wodurch die Fragmente ähnlich wie Sikhote-Alinsky bei starkem Meteoritenregen auf die Erde fallen.



Große Meteoroiden und Asteroiden haben nicht genug Zeit, um sich mit der Erdatmosphäre merklich zu verlangsamen und mit kosmischer Geschwindigkeit in sie einzudringen, was zu einer großen Explosion und der Bildung eines Meteoritenkraters führt. In diesem Fall verwandelt sich das Meteoritenmaterial auch vollständig in Dampf und dann in charakteristische Mikropartikel - Silikat- und Magnetitkugeln. Dies impliziert die Sinnlosigkeit der Suche nach Meteoriten in Einschlagkratern, mit Ausnahme kleiner, metergroßer Trichter, die durch langsame Einschläge verursacht werden und nicht mit einer signifikanten Energiefreisetzung und Explosionen einhergehen.

Dimensionen und Massen von Meteoriten und Meteoroiden

Die Größe der Körper, die vom Weltraum in die Erdatmosphäre fliegen, reicht von winzigen Mikronpartikeln bis zu Asteroiden mit einem Durchmesser von Kilometern und mehreren zehn Kilometern. Absolut mikroskopisch kleine Partikel, die in die Atmosphäre eindringen, erzeugen keine sichtbaren Effekte, tragen jedoch zur Ionisierung ihrer oberen Schichten bei, und größere Mikrometeoroide, die Größe eines Sandkorns und eine Masse von Milligramm, brennen in den oberen Schichten der Atmosphäre und blinken hell in Höhen von 80 bis 120 km, die als Meteore beobachtet werden - "Sternschnuppen". Ein größerer Kieselstein mit einer Faustgröße wird zu einem langen und hellen Auto, das die Nachtlandschaft hell beleuchtet und deutliche Schatten wirft, und ein Auto eines wassermelonengroßen Meteoriten konkurriert einige Sekunden lang mit der Mittagssonne. Aber all diese Steine ​​werden den Boden nicht erreichen. Sie werden spurlos brennen und sich zuerst in ein Plasma verwandeln, das dann, nachdem es abgekühlt und kondensiert ist, zu Meteorstaub wird - unzählige winzige Kugeln aus Eisenschuppen und Silikatglas, die den Löwenanteil der hunderttausenden Tonnen kosmischer Materie darstellen, die jedes Jahr auf die Erdoberfläche fallen. Nur ein hundert Tonnen schwerer Außerirdischer kann die Erde bereits erreichen. Vielmehr wird sein winziger Rest fliegen und Gramm oder bestenfalls Kilogramm wiegen. Der Massenverlust eines Meteoriten beim Fliegen durch die Erdatmosphäre hängt von seiner Geschwindigkeit und Zusammensetzung ab.

Die größten Meteoriten der Erde wiegen mehrere zehn Tonnen. An erster Stelle steht der 60 Tonnen schwere Goba-Eisenmeteorit in Namibia (siehe Abbildung unten). Im Allgemeinen sind die größten Meteoriten normalerweise Eisen. Nur starkes Eisen kann nicht nur den stärksten thermischen Effekten standhalten, sondern auch schrecklichen mechanischen Belastungen, die einen Meteoriten im Flug zerreißen, wie dies beim Sikhote-Alin-Meteoriten der Fall ist, dessen Gesamtmasse der gefundenen Fragmente 27 Tonnen erreicht.



Die Masse der Meteoriten wird von oben nicht nur durch ihre Fragmentierung im Flug begrenzt, sondern auch durch die Tatsache, dass ein großer Körper keine Zeit hat, sich in der Atmosphäre zu verlangsamen, und durch die Zeit der Kollision mit der Erde wird die kosmische Geschwindigkeit aufrechterhalten und ein Schockkrater gebildet.

Gäste aus Eisen und Stein

Selbst ein Laie wird in der Lage sein, alle Meteoriten in zwei große Gruppen zu unterteilen - Eisen- und Steinmeteoriten. Eisenmeteoriten sind seit der Antike bekannt - sie unterscheiden sich nicht nur stark von irdischen Steinen, sondern haben auch einen nützlichen Wert: Meteoriteneisen war das erste Metall, das Menschen in ihren Händen hielten. Sie halten auch länger und sind leichter zu finden.



Eisenmeteoriten sind hauptsächlich eine Legierung aus zwei Metallen - Eisen und Nickel mit geringen Verunreinigungen anderer Elemente. Sie bilden zwei Mineralien - Kamasit, das 5-6% Nickel und Tenit enthält und reich daran ist (von 20% bis zu reinem Nickel). Kamasit ist ein $$$\ alpha$Eisen, und Theit ist $$$\ gamma$Phasenaustenit. Es gibt auch eine tetragonale Modifikation von Tenit-Tetrathenit (Kamasit und Tenit-Cubic). Kamasit und Tenit lösen sich unter 500 ° C nicht ineinander, und das extrem langsame Abkühlen von Eisen mittlerer Zusammensetzung von höheren Temperaturen führte zur Bildung einer charakteristischen Struktur in Form von Kristallen dieser beiden kristallinen Phasen, die sich gegenseitig sprießen. Dies sind die sogenannten Widmanstetten-Figuren (Wikipedia-Foto), die nach dem Ätzen auf der polierten und polierten Oberfläche der meisten Eisenmeteoriten deutlich sichtbar werden. Und wissen Sie, was immens überraschend ist? Die Tatsache, dass die Widmannstetten-Figuren auf einem metergroßen Abschnitt eines Eisenmeteoriten oft eine einzige Orientierung behalten! Dies bedeutet, dass dieses ganze gigantische Stück Eisen vor ihrer Bildung ... ein Einkristall war. Oder vielleicht der ganze Eisenasteroid? Widmannstetten-Figuren sind nur für Meteoriten charakteristisch und werden in keiner künstlichen Eisenprobe reproduziert.

Meteoriten, in denen die Widmannstetten-Figuren beobachtet werden, werden Oktaeder genannt. Sie enthalten 7-15% Nickel. Es gibt Eisenmeteoriten, die beim Ätzen kein charakteristisches Bild ergeben - sie sind nickelreicher als die Oktaeder und die Kamait-Tenit-Zerfallsstruktur in ihnen weist mikroskopische Skalen auf oder fehlt vollständig. Mit einem niedrigeren Nickelgehalt als Oktaeder bestehen Meteoriten vollständig aus Kamasit und werden als Hexaeder bezeichnet.

Aber die meisten fallenden Meteoriten sind aus Stein.

Die Struktur der meisten Steinmeteoriten ist ebenfalls ungewöhnlich und ähnelt nicht den terrestrischen Gesteinen. — ( — ), ( ), , ( , ) , . : , . , — 4,5 , , , , .

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Steinmeteoriten enthalten meistens eine bestimmte Menge an einheimischem Eisen. Wenn sein Gehalt hoch ist, werden solche Meteoriten Eisenstein genannt. Aus wissenschaftlicher Sicht vielleicht nicht das interessanteste, aber sicherlich das schönste von ihnen sind Pallasiten. In ihnen sind große, oft transparente Olivinkristalle in eine Eisenmasse eingetaucht. Einige Pallasite enthalten auch Pyroxenkristalle.



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