Марсианский метеорит — это камень, который образовался на Марсе , был выброшен с планеты в результате удара и пересек межпланетное пространство , прежде чем приземлиться на Земле в качестве метеорита . По состоянию на сентябрь 2020 года [обновлять]277 метеоритов были классифицированы как марсианские, что составляет менее половины процента от 72 000 классифицированных метеоритов. [1] Самый большой полный, неразрезанный марсианский метеорит, Taoudenni 002, [3] был обнаружен в Мали в начале 2021 года. Он весит 14,5 килограмма (32 фунта) и экспонируется в Музее минералов и драгоценных камней штата Мэн .
Существует три группы марсианских метеоритов: шерготтиты , нахлиты и часиссиниты , известные под общим названием SNC-метеориты . Несколько других марсианских метеоритов не сгруппированы . Эти метеориты интерпретируются как марсианские, поскольку их элементный и изотопный составы аналогичны составам пород и атмосферных газов на Марсе , которые были измерены орбитальными космическими аппаратами , наземными модулями и марсоходами . [4] [5] Термин не включает метеориты, найденные на Марсе, такие как Heat Shield Rock .
К началу 1980-х годов стало очевидно, что группа метеоритов SNC (Shergottites, Nakhlites и Chassignites) значительно отличается от большинства других типов метеоритов. Среди этих отличий были более молодой возраст формирования, другой изотопный состав кислорода, наличие водных продуктов выветривания и некоторое сходство химического состава с анализами марсианских поверхностных пород в 1976 году, проведенными посадочными модулями Viking . Некоторые ученые предположили, что эти характеристики подразумевают происхождение метеоритов SNC из относительно большого родительского тела, возможно, Марса. [6] [7]
Затем в 1983 году были зарегистрированы различные захваченные газы в ударно-сформировавшемся стекле шерготтита EET79001, газы, которые очень напоминали газы в марсианской атмосфере, проанализированные Viking. [8] Эти захваченные газы предоставили прямые доказательства марсианского происхождения. В 2000 году статья Треймана, Глисона и Богарда дала обзор всех аргументов, использованных для заключения, что метеориты SNC (из которых 14 были найдены на тот момент) были с Марса. Они писали: «Кажется, маловероятно, что SNC не с Марса. Если бы они были с другого планетарного тела, оно должно было бы быть в значительной степени идентичным Марсу, как он понимается сейчас». [4]
По состоянию на 25 апреля 2018 года 192 из 207 марсианских метеоритов делятся на три редкие группы ахондритовых (каменистых) метеоритов : шерготтиты (169), нахлиты (20), часиссиниты (3) и другие (15) (содержащие ортопироксенит (OPX) Allan Hills 84001, а также 10 базальтовых брекчиевых метеоритов). [1] Следовательно, марсианские метеориты в целом иногда называют группой SNC (произносится как / s n ɪ k / ). [9] Они имеют изотопные соотношения, которые согласуются друг с другом и не согласуются с земным происхождением. Названия происходят от места, где был обнаружен первый метеорит их типа.
Примерно три четверти всех марсианских метеоритов можно классифицировать как шерготтиты. Они названы в честь метеорита Шерготти , который упал в Шергати , Индия, в 1865 году. [10] Шерготтиты — это магматические породы основного и ультраосновного состава . Они делятся на три основные группы: базальтовые , оливин -фировые (например, группа Тиссинт , обнаруженная в Марокко в 2011 году [11] [12] ) и лерцолитовые шерготтиты, в зависимости от размера кристаллов и содержания минералов. Их можно поочередно разделить на три или четыре группы в зависимости от содержания редкоземельных элементов . [13] Эти две системы классификации не совпадают друг с другом, что указывает на сложные взаимоотношения между различными исходными породами и магмами, из которых образовались шерготтиты.
Шерготтиты, по-видимому, кристаллизовались всего лишь 180 миллионов лет назад, [15] что является удивительно молодым возрастом, учитывая, насколько древней кажется большая часть поверхности Марса, и небольшие размеры самого Марса. Из-за этого некоторые отстаивают идею, что шерготтиты намного старше. [16] Этот «Парадокс возраста шерготтитов» остается нерешенным и все еще является областью активных исследований и дискуссий.
Было высказано предположение, что кратер Мохаве возрастом 3 миллиона лет и диаметром 58,5 км был потенциальным источником этих метеоритов. [17] Однако в статье, опубликованной в 2021 году, это оспаривается, и вместо этого предлагается кратер Тутинг диаметром 28 км или, возможно, кратер 09-000015 в качестве кратерного источника истощенных оливин-фировых шерготтитов, выброшенных 1,1 млн лет назад. [18] [19]
Нахлиты названы в честь первого из них — метеорита Нахла , упавшего в Эль-Нахле , Александрия , Египет , в 1911 году и имевшего предполагаемый вес 10 кг .
Нахлиты — это магматические породы , богатые авгитом , которые образовались из базальтовой магмы в результате как минимум четырех извержений, охватывающих около 90 миллионов лет, от 1416 ± 7 до 1322 ± 10 миллионов лет назад. [20] Они содержат кристаллы авгита и оливина . Возраст их кристаллизации, по сравнению с хронологией кратеров различных регионов на Марсе, предполагает, что нахлиты образовались на большой вулканической конструкции либо Тарсис , Элизиум , либо плато Большой Сирт . [21]
Было показано, что нахлиты были заполнены жидкой водой около 620 миллионов лет назад и что они были выброшены с Марса около 10,75 миллионов лет назад ударом астероида. Они упали на Землю в течение последних 10 000 лет. [21]
Первый шассиньит, метеорит Шассиньи , упал в Шассиньи, Верхняя Марна , Франция , в 1815 году. Был найден только один другой шассиньит, названный Северо-Западная Африка (NWA) 2737. NWA 2737 был найден в Марокко или Западной Сахаре в августе 2000 года охотниками за метеоритами Бруно Фектеем и Карин Бидо, которые дали ему временное название «Дидро». Было показано Беком и др. [22], что его « минералогия , химия основных и следовых элементов, а также изотопы кислорода выявили недвусмысленное марсианское происхождение и сильное сродство с Шассиньи».
Среди них знаменитый образец Allan Hills 84001 имеет другой тип породы, чем другие марсианские метеориты: это ортопироксенит (магматическая порода, в основном состоящая из ортопироксена ). По этой причине он классифицируется в своей собственной группе, « марсианские метеориты OPX». Этот метеорит привлек большое внимание после того, как электронный микроскоп выявил структуры, которые считались окаменевшими останками бактериоподобных форм жизни . По состоянию на 2005 год [обновлять]научный консенсус заключался в том, что микроокаменелости не являются признаком марсианской жизни, а свидетельствуют о загрязнении земными биопленками . ALH 84001 такой же старый, как базальтовая и промежуточная шерготтитовые группы, то есть ему 4,1 миллиарда лет. [ требуется ссылка ]
В марте 2004 года было высказано предположение, что уникальный метеорит Кайдун , упавший в Йемене 3 декабря 1980 года, [23] мог возникнуть на марсианском спутнике Фобосе . [24] Поскольку Фобос имеет сходство с астероидами типа С , а метеорит Кайдун представляет собой углеродистый хондрит , Кайдун не является марсианским метеоритом в строгом смысле. Однако он может содержать небольшие фрагменты материала с поверхности Марса.
Марсианский метеорит NWA 7034 (прозванный «Черная красавица»), найденный в пустыне Сахара в 2011 году, содержит в десять раз больше воды , чем другие марсианские метеориты, найденные на Земле. [2] Метеорит содержит компоненты возрастом 4,42 ± 0,07 млрд лет [25] и был нагрет во время амазонского геологического периода на Марсе. [26]
Метеорит, упавший в 1986 году в Даянпо, Китай, содержал минерал силиката магния под названием « Элгоресит », минерал, не встречающийся на Земле. [27]
Большинство метеоритов SNC довольно молоды по сравнению с большинством других метеоритов и, по-видимому, подразумевают, что вулканическая активность присутствовала на Марсе всего несколько сотен миллионов лет назад. Молодой возраст формирования марсианских метеоритов был одной из ранних признанных характеристик, которая предполагала их происхождение от планетарного тела, такого как Марс. Среди марсианских метеоритов только ALH 84001 и NWA 7034 имеют радиометрический возраст старше примерно 1400 млн лет (млн лет). Все нахлиты, а также Шассиньи и NWA 2737, дают похожий, если не идентичный, возраст формирования около 1300 млн лет, как определено различными методами радиометрического датирования. [15] [28] Возраст формирования, определенный для многих шерготтитов, изменчив и намного моложе, в основном ~150–575 млн лет. [15] [29] [30] [31]
Хронологическая история шерготтитов не полностью понята, и несколько ученых предположили, что некоторые из них могли фактически образоваться до времени, указанного в их радиометрическом возрасте, [32] предположение, не принятое большинством ученых. Возрасты формирования метеоритов SNC часто связаны с их возрастом воздействия космических лучей (CRE), измеренным по ядерным продуктам взаимодействия метеорита в космосе с энергичными частицами космических лучей . Таким образом, все измеренные нахлиты показывают по существу идентичный возраст CRE около 11 млн лет, что в сочетании с их возможным идентичным возрастом формирования указывает на выброс нахлитов в космос из одного места на Марсе в результате одного удара. [15] Некоторые из шерготтитов также, по-видимому, образуют отдельные группы в соответствии с их возрастом CRE и возрастом формирования, что снова указывает на выброс нескольких разных шерготтитов с Марса в результате одного удара. Однако возраст шерготтитов по CRE значительно варьируется (~0,5–19 млн лет), [15] и для выброса всех известных шерготтитов требуется несколько ударных событий. Утверждалось, что на Марсе нет крупных молодых кратеров, которые являются кандидатами в качестве источников марсианских метеоритов, но последующие исследования заявили о наличии вероятного источника для ALH 84001 , [33] и возможного источника для других шерготтитов. [34]
В статье 2014 года несколько исследователей утверждали, что все метеориты шерготтиты происходят из кратера Мохаве на Марсе. [17]
Количество времени, потраченного на транзит от Марса до Земли, можно оценить, измерив влияние космической радиации на метеориты, в частности, на изотопные соотношения благородных газов . Метеориты группируются в семейства, которые, по-видимому, соответствуют различным ударным событиям на Марсе. Считается, что все метеориты возникают в результате относительно небольшого количества ударов каждые несколько миллионов лет на Марсе. Ударники будут иметь километры в диаметре, а кратеры, которые они образуют на Марсе, — десятки километров в диаметре. Модели ударов на Марсе согласуются с этими выводами. [35]
Возраст с момента удара, определенный на данный момент, включает [36] [37]
Было обнаружено несколько марсианских метеоритов, содержащих то, что некоторые считают доказательством существования окаменелых форм марсианской жизни. Самым значительным из них является метеорит, найденный в холмах Аллана в Антарктиде ( ALH 84001 ). Выброс с Марса, по-видимому, произошел около 16 миллионов лет назад. Прибытие на Землю произошло около 13 000 лет назад. Трещины в скале, по-видимому, заполнились карбонатными материалами (что подразумевает наличие грунтовых вод) между 4 и 3,6 миллиардами лет назад. Были обнаружены доказательства наличия полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), причем уровни увеличивались по мере удаления от поверхности. Другие антарктические метеориты не содержат ПАУ. Земное загрязнение, по-видимому, должно быть самым высоким на поверхности. Несколько минералов в заполнении трещин откладываются фазами, в частности, железо откладывается в виде магнетита , что, как утверждается, типично для биоотложения на Земле. Также есть небольшие яйцевидные и трубчатые структуры, которые могут быть окаменелостями нанобактерий в карбонатном материале в трещинах (исследователи Маккей, Гибсон, Томас-Кепрта, Заре). [38] Микропалеонтолог Шопф, который описал несколько важных земных бактериальных скоплений, исследовал ALH 84001 и высказал мнение, что структуры слишком малы, чтобы быть земными бактериями, и не выглядят, по его мнению, особенно похожими на формы жизни. Размер объектов соответствует земным « нанобактериям », но само существование нанобактерий было в значительной степени дискредитировано. [39] [40]
Многие исследования оспаривали достоверность окаменелостей. [41] [42] Например, было обнаружено, что большая часть органического вещества в метеорите имела земное происхождение. [43] Но недавнее исследование предполагает, что магнетит в метеорите мог быть произведен марсианскими микробами. Исследование, опубликованное в журнале Geochemical and Meteoritic Society, использовало более продвинутую электронную микроскопию высокого разрешения, чем это было возможно в 1996 году. [44] Серьезная проблема с утверждениями о биогенном происхождении магнетитов заключается в том, что большинство из них демонстрируют топотактические кристаллографические связи с карбонатами-хозяевами (т. е. существуют трехмерные ориентационные связи между решетками магнетита и карбоната), что убедительно свидетельствует о том, что магнетиты выросли in-situ посредством физико-химического механизма. [45]
Хотя вода не является признаком жизни, многие метеориты, найденные на Земле, показали наличие воды, включая NWA 7034, который образовался во время амазонского периода геологической истории Марса. [46] Другие признаки жидкой воды на поверхности Марса (такие как повторяющиеся линии наклона [47] ) являются темой для споров среди планетологов, но в целом согласуются с более ранними доказательствами, предоставленными марсианскими метеоритами. Любая присутствующая жидкая вода, вероятно, слишком мала, чтобы поддерживать жизнь.
(произносится как «сник») обозначают три основных класса: шерготиты, нахлиты и часиссиниты.
Примечание: на момент написания статьи было найдено 12 метеоритов SNC