Марсианский метеорит – это камень, который образовался на Марсе , был выброшен с планеты в результате удара и пересек межпланетное пространство , прежде чем приземлиться на Землю в виде 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 крупный необработанный марсианский метеорит, Тауденни 002, [3] был обнаружен в Мали в начале 2021 года. Он весит 14,5 кг (32 фунта) и выставлен в Музее минералов и драгоценных камней штата Мэн .
Существует три группы марсианских метеоритов: шерготиты , нахлиты и чассигниты , известные под общим названием SNC-метеориты . Несколько других марсианских метеоритов не сгруппированы . Эти метеориты интерпретируются как марсианские, поскольку их элементный и изотопный состав аналогичен горным породам и атмосферным газам на Марсе , которые были измерены орбитальными космическими кораблями , наземными спускаемыми аппаратами и марсоходами . [4] [5] Этот термин не включает метеориты, найденные на Марсе, такие как Heat Shield Rock .
К началу 1980-х годов стало очевидно, что группа метеоритов SNC (шерготиты, нахлиты и чассигниты) существенно отличается от большинства других типов метеоритов. Среди этих отличий были более молодой возраст образования, другой изотопный состав кислорода, наличие водных продуктов выветривания и некоторое сходство химического состава с анализами пород марсианской поверхности, проведенными в 1976 году спускаемыми аппаратами «Викинг» . Некоторые ученые предположили, что эти характеристики подразумевают происхождение метеоритов SNC от относительно большого родительского тела, возможно, Марса. [6] [7]
Затем, в 1983 году, в ударном стекле шерготтита EET79001 были обнаружены различные захваченные газы, газы, которые очень напоминали газы в марсианской атмосфере, проанализированные «Викингом». [8] Эти захваченные газы стали прямым доказательством марсианского происхождения. В 2000 году в статье Треймана, Глисона и Богарда был дан обзор всех аргументов, использованных для вывода о том, что метеориты SNC (из которых на тот момент было обнаружено 14) были с Марса. Они написали: «Похоже, маловероятно, что SNC не с Марса. Если бы они были с другого планетарного тела, оно должно было бы быть по существу идентично Марсу, как его сейчас понимают». [4]
По состоянию на 25 апреля 2018 г. 192 из 207 марсианских метеоритов разделены на три редкие группы ахондритических (каменистых) метеоритов : шерготиты (169), нахлиты (20), чассигниты (3) и иные (15) (содержащие ортопироксенит (OPX) Allan Hills 84001, а также 10 метеоритов базальтовой брекчии). [1] Следовательно, марсианские метеориты в целом иногда относят к группе SNC . Говорят, что у них есть соотношения изотопов , которые согласуются друг с другом и не соответствуют земным. Названия происходят от места, где был обнаружен первый метеорит такого типа.
Примерно три четверти всех марсианских метеоритов можно отнести к шерготитам. Они названы в честь метеорита Шерготти , упавшего в Шергати , Индия , в 1865 году. [9] Шерготтиты представляют собой магматические породы от основного до ультраосновного литологии . В зависимости от размера кристаллов и содержания минералов они делятся на три основные группы: базальтовые , оливин -фировые (например, группа Тиссинт , обнаруженная в Марокко в 2011 году [10] [11] ) и лерцолитовые шерготиты. Их можно поочередно разделить на три или четыре группы в зависимости от содержания в них редкоземельных элементов . [12] Эти две системы классификации не совпадают друг с другом, намекая на сложные взаимоотношения между различными материнскими породами и магмами, из которых образовались шерготтиты.
Шерготиты, судя по всему, кристаллизовались совсем недавно, около 180 миллионов лет назад, [14], что является удивительно молодым возрастом, учитывая, насколько древней кажется большая часть поверхности Марса, а также небольшой размер самого Марса. Из-за этого некоторые высказывают мнение, что шерготиты намного старше этого. [15] Этот «парадокс возраста Шерготитта» остается нерешенным и до сих пор является областью активных исследований и дискуссий.
Было высказано предположение, что потенциальным источником этих метеоритов был кратер Мохаве возрастом 3 миллиона лет и диаметром 58,5 км. [16] Однако в статье, опубликованной в 2021 году, это оспаривается, предлагая вместо этого 28-километровый кратер Тутинг или, возможно, кратер 09-000015 в качестве кратера-источника обедненных оливин-фировых шерготитов, выброшенных 1,1 млн лет назад. [17] [18]
Нахлиты названы в честь первого из них, метеорита Нахла , который упал в Эль-Нахле , Александрия , Египет , в 1911 году и имел ориентировочный вес 10 кг .
Нахлиты — это магматические породы , богатые авгитом , образовавшиеся из базальтовой магмы как минимум в результате четырех извержений, охватывающих около 90 миллионов лет, с 1416 ± 7 до 1322 ± 10 миллионов лет назад. [19] Они содержат кристаллы авгита и оливина . Их возраст кристаллизации, по сравнению с хронологией подсчета кратеров в различных регионах Марса, позволяет предположить, что нахлиты образовались на больших вулканических образованиях Тарсиса , Элизиума или Большого Сиртиса . [20]
Было показано, что нахлиты были наполнены жидкой водой около 620 миллионов лет назад и что они были выброшены с Марса около 10,75 миллионов лет назад в результате удара астероида. Они упали на Землю в течение последних 10 000 лет. [20]
Первый чассинит, метеорит Шассиньи , упал в Шассиньи, Верхняя Марна , Франция , в 1815 году. Был обнаружен только один другой чассинит, получивший название Northwest Africa (NWA) 2737. NWA 2737 был найден в Марокко или Западной Сахаре в августе 2000 года охотники за метеоритами Бруно Фекте и Карин Бидо, давшие ему временное имя «Дидро». Это было показано Беком и др. [21] что его « минералогия , химия основных и микроэлементов, а также изотопы кислорода выявили однозначное марсианское происхождение и сильное родство с Чассиньи».
Среди них знаменитый образец Allan Hills 84001 имеет тип породы, отличный от других марсианских метеоритов: это ортопироксенит (магматическая порода, состоящая преимущественно из ортопироксена ). По этой причине он отнесен к отдельной группе «Марсианские метеориты OPX». Этот метеорит привлек большое внимание после того , как электронный микроскоп обнаружил структуры, которые считались окаменевшими остатками бактериоподобных форм жизни . По состоянию на 2005 год [обновлять]научный консенсус заключался в том, что микроокаменелости свидетельствуют не о марсианской жизни, а о загрязнении земными биопленками . ALH 84001 имеет тот же возраст, что и базальтовая и промежуточная группы шерготтита, т.е. ему 4,1 миллиарда лет. [ нужна цитата ]
В марте 2004 года было высказано предположение, что уникальный метеорит Кайдун , приземлившийся в Йемене 3 декабря 1980 года, [22] мог возникнуть на марсианском спутнике Фобосе . [23] Поскольку Фобос имеет сходство с астероидами C-типа и поскольку метеорит Кайдун представляет собой углеродистый хондрит , Кайдун не является марсианским метеоритом в строгом смысле этого слова. Однако он может содержать небольшие фрагменты материала с поверхности Марса.
Марсианский метеорит NWA 7034 (по прозвищу «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 (миллиарда лет) [24] и был нагрет во время амазонского геологического периода на Марсе. [25]
Метеорит, упавший в 1986 году в Даянпо, Китай, содержал минерал силиката магния под названием « Элгоресит », минерал, не встречающийся на Земле. [26]
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 образования марсианских метеоритов был одной из первых признанных характеристик, позволяющих предположить их происхождение от такого планетарного тела, как Марс. Среди марсианских метеоритов только ALH 84001 и NWA 7034 имеют радиометрический возраст старше примерно 1400 млн лет назад (Ма = миллион лет). Все нахлиты, а также Чассиньи и NWA 2737 имеют схожий, если не идентичный, возраст образования около 1300 млн лет назад, определенный с помощью различных методов радиометрического датирования. [14] [27] Возраст образования, определенный для многих шерготитов, варьируется и намного моложе, в основном ~ 150–575 млн лет назад. [14] [28] [29] [30]
Хронологическая история шерготитов до конца не изучена, и некоторые учёные предположили, что некоторые из них, возможно, образовались раньше времени, определяемого их радиометрическим возрастом, [31] — предположение, не принятое большинством учёных. Возраст образования метеоритов SNC часто связан с возрастом их воздействия космических лучей (CRE), измеряемым по ядерным продуктам взаимодействия метеорита в космосе с энергичными частицами космических лучей . Таким образом, все измеренные нахлиты дают практически идентичный возраст CRE, составляющий примерно 11 млн лет назад, что в сочетании с возможным идентичным возрастом их образования указывает на выброс нахлитов в космос из одного места на Марсе в результате одного удара. [14] Некоторые из шерготитов также, кажется, образуют отдельные группы в соответствии с их возрастом CRE и возрастом образования, что еще раз указывает на выброс нескольких разных шерготитов с Марса в результате одного удара. Однако возраст шерготитов CRE значительно варьируется (~0,5–19 млн лет назад) [14] , и для выброса всех известных шерготитов требуется несколько импактных событий. Утверждалось, что на Марсе нет крупных молодых кратеров, которые могли бы стать кандидатами на источники марсианских метеоритов, но последующие исследования утверждали, что имеется вероятный источник ALH 84001 [ 32] и возможный источник других шерготитов. [33]
В статье 2014 года несколько исследователей заявили, что все шерготитовые метеориты происходят из кратера Мохаве на Марсе. [16]
Количество времени, затраченное на переход от Марса к Земле, можно оценить по измерениям воздействия космического излучения на метеориты, в частности на изотопные отношения благородных газов . Метеориты группируются в семейства, которые, по-видимому, соответствуют различным событиям столкновения с Марсом. Считается, что все метеориты возникают в результате относительно небольшого количества ударов о Марс каждые несколько миллионов лет. Диаметр ударных частиц будет составлять несколько километров, а кратеры, которые они образуют на Марсе, — десятки километров в диаметре. Модели воздействий на Марс согласуются с этими выводами. [34]
Возраст с момента воздействия, определенный на данный момент, включает [35] [36]
Было обнаружено, что несколько марсианских метеоритов содержат то, что некоторые считают свидетельством существования окаменевших марсианских форм жизни. Самым значительным из них является метеорит, найденный на холмах Аллан 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, судя по всему, были заполнены карбонатными материалами (что подразумевает наличие грунтовых вод) между 4 и 3,6 миллиардами лет назад. Признаки присутствия полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) были обнаружены по мере того, как их уровни увеличивались по мере удаления от поверхности. Другие антарктические метеориты не содержат ПАУ. Земное загрязнение, по-видимому, должно быть самым высоким на поверхности. Некоторые минералы в заполнении трещины отлагаются поэтапно, в частности, железо откладывается в виде магнетита , что, как утверждается, является типичным для биоотложения на Земле. Существуют также небольшие яйцевидные и трубчатые структуры, которые могут быть окаменелостями нанобактерий в карбонатном материале в заполнении трещин (исследователи Маккей, Гибсон, Томас-Кепрта, Заре). [37] Микропалеонтолог Шопф, описавший несколько важных ассоциаций наземных бактерий, исследовал ALH 84001 и пришел к выводу, что эти структуры слишком малы, чтобы быть земными бактериями, и не особенно похожи на формы жизни. Размер объектов соответствует земным « нанобактериям », но само существование нанобактерий во многом дискредитировано. [38] [39]
Многие исследования оспаривали достоверность окаменелостей. [40] [41] Например, было обнаружено, что большая часть органического вещества в метеорите имела земное происхождение. [42] Однако недавнее исследование предполагает, что магнетит в метеорите мог быть произведен марсианскими микробами. В исследовании, опубликованном в журнале Геохимического и метеоритного общества, использовалась более совершенная электронная микроскопия высокого разрешения, чем это было возможно в 1996 году. [43] Серьезная трудность с заявлениями о биогенном происхождении магнетитов заключается в том, что большинство из них демонстрируют топотактические кристаллографические отношения с вмещающими карбонатами (т.е. существуют трехмерные ориентационные отношения между решетками магнетита и карбоната), что убедительно указывает на то, что магнетиты росли in situ по физико-химическому механизму. [44]
Хотя вода не является признаком жизни, многие метеориты, найденные на Земле, содержат воду, в том числе NWA 7034, который образовался в амазонский период марсианской геологической истории. [45] Другие признаки наличия жидкой воды на поверхности Марса (например, повторяющиеся наклонные линии [46] ) являются предметом споров среди планетологов, но в целом согласуются с более ранними свидетельствами, предоставленными марсианскими метеоритами. Наличие жидкой воды, вероятно, слишком минимально для поддержания жизни.
Примечание: на момент написания этой статьи было найдено 12 метеоритов SNC.