Thiên thạch là một vật thể rắn có nguồn gốc vũ trụ tự nhiên rơi xuống bề mặt hành tinh, có kích thước từ 2 mm trở lên. Các vật thể đã chạm tới bề mặt của hành tinh và có kích thước từ 10 micrômét đến 2 mm thường được gọi là vật thể siêu nhỏ; hạt nhỏ hơn là bụi vũ trụ. Các thiên thạch được đặc trưng bởi thành phần và cấu trúc khác nhau. Những đặc điểm này phản ánh điều kiện xuất xứ của chúng và cho phép các nhà khoa học tự tin hơn trong việc đánh giá sự tiến hóa của các thiên thể trong hệ mặt trời.
Các loại thiên thạch theo thành phần hóa học và cấu trúc
Chất sao băng chủ yếu bao gồm các thành phần khoáng và kim loại với tỷ lệ khác nhau. Phần khoáng chất là sắt-magie silicat, phần kim loại là sắt niken. Một số thiên thạch có chứa tạp chất xác định một số đặc điểm quan trọng và mang thông tin về nguồn gốc của thiên thạch.
Thiên thạch được phân chia theo thành phần hóa học như thế nào? Theo truyền thống, có ba nhóm lớn:
- Đá thiên thạch là thể silicat. Trong số đó có chondrite và achondrites, có những khác biệt quan trọng về cấu trúc. Vì vậy, chondrite được đặc trưng bởi sự hiện diện của các thể vùi - chondrules - trong ma trận khoáng chất.
- Thiên thạch sắt,bao gồm chủ yếu là sắt niken.
- Ironstone - phần thân của cấu trúc trung gian.
Ngoài cách phân loại có tính đến thành phần hóa học của thiên thạch, còn có nguyên tắc chia "đá trời" thành hai nhóm lớn theo đặc điểm cấu tạo:
- phân biệt, chỉ bao gồm chondrites;
- không phân biệt - một nhóm lớn bao gồm tất cả các loại thiên thạch khác.
Chondrites là phần còn lại của một đĩa tiền hành tinh
Một đặc điểm khác biệt của loại thiên thạch này là chondrules. Chúng hầu hết là các thành tạo silicat có dạng hình elip hoặc hình cầu, kích thước khoảng 1 mm. Thành phần nguyên tố của chondrites gần như giống với thành phần của Mặt trời (nếu chúng ta loại trừ các nguyên tố nhẹ, dễ bay hơi nhất - hydro và heli). Dựa trên thực tế này, các nhà khoa học đã đi đến kết luận rằng chondrites được hình thành vào buổi bình minh của sự tồn tại của hệ mặt trời trực tiếp từ một đám mây tiền hành tinh.
Những thiên thạch này chưa bao giờ là một phần của các thiên thể lớn đã trải qua quá trình phân hóa magma. Chondrit được hình thành do sự ngưng tụ và bồi tụ của vật chất tiền hành tinh, đồng thời trải qua một số hiệu ứng nhiệt. Chất chondrites khá đặc - từ 2,0 đến 3,7 g / cm3- nhưng dễ vỡ: một thiên thạch có thể bị nghiền nát bằng tay.
Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn thành phần của loại thiên thạch này, loại thiên thạch phổ biến nhất (85,7%).
Chondrites có chất cacbon
Đối với cacbonchondrites (C-chondrites) được đặc trưng bởi hàm lượng sắt trong silicat cao. Màu tối của chúng là do sự hiện diện của magnetit, cũng như các tạp chất như than chì, bồ hóng và các hợp chất hữu cơ. Ngoài ra, chondrit cacbon có chứa nước liên kết trong hydrosilicat (clorit, serpentin).
Theo một số đặc điểm, C-chondrites được chia thành nhiều nhóm, một trong số đó - CI-chondrites - được các nhà khoa học đặc biệt quan tâm. Những cơ thể này đặc biệt ở chỗ chúng không chứa chondrules. Người ta cho rằng chất của các thiên thạch thuộc nhóm này hoàn toàn không chịu tác động nhiệt, nghĩa là nó thực tế không thay đổi kể từ thời điểm ngưng tụ của đám mây tiền hành tinh. Đây là những thiên thể lâu đời nhất trong hệ mặt trời.
Tổ chức trong thiên thạch
Chondrite cacbon chứa các hợp chất hữu cơ như hydrocacbon thơm và bão hòa, cũng như axit cacboxylic, bazơ nitơ (trong cơ thể sống chúng là một phần của axit nucleic) và porphyrin. Bất chấp nhiệt độ cao mà một thiên thạch phải trải qua khi nó đi qua bầu khí quyển của trái đất, các hydrocacbon vẫn được giữ lại do hình thành lớp vỏ nóng chảy đóng vai trò như một chất cách nhiệt tốt.
Những chất này, rất có thể, có nguồn gốc gây dị ứng và chỉ ra các quá trình tổng hợp hữu cơ sơ cấp đã có trong điều kiện của một đám mây tiền hành tinh, với tuổi của các chondrit cacbon. Vì vậy, Trái đất trẻ ở những giai đoạn đầu tiên của sự tồn tại của nó đã có nguồn nguyên liệu cho sự xuất hiện của sự sống.
Bình thường vàchondrites enstatite
Phổ biến nhất là chondrit bình thường (do đó có tên gọi của chúng). Những thiên thạch này còn chứa silicat, niken sắt và có dấu vết của quá trình biến chất nhiệt ở nhiệt độ 400–950 ° C và áp suất xung kích lên đến 1000 atm. Chondrules của những cơ thể này thường có hình dạng bất thường; chúng chứa vật liệu vụn. Ví dụ như chondrite thông thường bao gồm thiên thạch Chelyabinsk.
Chondrites enstatite có đặc điểm là chúng chứa sắt chủ yếu ở dạng kim loại, và thành phần silicat rất giàu magiê (khoáng chất enstatit). Nhóm thiên thạch này chứa các hợp chất ít bay hơi hơn các loại chondrit khác. Chúng trải qua quá trình biến chất nhiệt ở nhiệt độ 600-1000 ° C.
Các thiên thạch thuộc cả hai nhóm này thường là mảnh vỡ của tiểu hành tinh, tức là, chúng là một phần của các thiên thể tiền hành tinh nhỏ, trong đó quá trình phân hóa dưới bề mặt không diễn ra.
Thiên thạch phân biệt
Bây giờ chúng ta hãy chuyển sang việc xem xét những loại thiên thạch nào được phân biệt theo thành phần hóa học trong nhóm lớn này.
Thứ nhất, đây là đá achondrites, thứ hai là đá sắt và thứ ba là thiên thạch sắt. Chúng được thống nhất bởi thực tế là tất cả các đại diện của các nhóm được liệt kê đều là mảnh vỡ của các thiên thể khổng lồ có kích thước tiểu hành tinh hoặc hành tinh, bên trong chúng đã trải qua quá trình phân hóa vật chất.
Trong số các thiên thạch khác nhau được tìm thấy nhưmảnh vỡ của tiểu hành tinh và các thiên thể văng ra khỏi bề mặt của Mặt Trăng hoặc Sao Hỏa.
Đặc điểm của các thiên thạch khác biệt
Achondrite không chứa tạp chất đặc biệt và nghèo kim loại, là một thiên thạch silicat. Về thành phần và cấu trúc, achondrit gần với đá bazan trên mặt đất và mặt trăng. Mối quan tâm lớn là nhóm thiên thạch HED, được cho là có nguồn gốc từ lớp phủ Vesta, được cho là một hành tinh mặt đất được bảo tồn. Chúng tương tự như đá siêu mafic ở lớp phủ trên của Trái đất.
Các thiên thạch sắt-đá - pallasite và mesosiderite - được đặc trưng bởi sự hiện diện của các tạp chất silicat trong ma trận niken-sắt. Pallasites lấy tên của họ để vinh danh loại sắt Pallas nổi tiếng được tìm thấy gần Krasnoyarsk vào thế kỷ 18.
Hầu hết các thiên thạch sắt đều có một cấu trúc thú vị - "các hình dạng widmanstetten", được hình thành bởi sắt niken với hàm lượng niken khác nhau. Cấu trúc như vậy được hình thành trong điều kiện kết tinh chậm của sắt niken.
Lịch sử về chất của "đá trời"
Chondrites là sứ giả từ thời kỳ cổ đại nhất của sự hình thành hệ mặt trời - thời điểm tích tụ vật chất tiền hành tinh và sự ra đời của các hành tinh - phôi của các hành tinh trong tương lai. Việc xác định niên đại bằng đồng vị phóng xạ của chondrite cho thấy tuổi của chúng vượt quá 4,5 tỷ năm.
Đối với các thiên thạch phân biệt, chúng cho chúng ta thấy sự hình thành cấu trúc của các thiên thể hành tinh. Họchất có dấu hiệu nóng chảy và kết tinh lại rõ rệt. Sự hình thành của chúng có thể diễn ra ở các bộ phận khác nhau của cơ thể cha mẹ đã biệt hóa, sau đó chúng bị tiêu diệt hoàn toàn hoặc một phần. Điều này xác định thành phần hóa học của thiên thạch, cấu trúc hình thành trong từng trường hợp và dùng làm cơ sở để phân loại chúng.
Thiên khách biệt hóa còn chứa thông tin về trình tự quá trình diễn ra trong ruột của các cơ quan mẹ. Ví dụ, đó là các thiên thạch đá sắt. Thành phần của chúng minh chứng cho sự phân tách không hoàn toàn giữa các thành phần silicat nhẹ và kim loại nặng của hành tinh cổ đại.
Trong quá trình va chạm và phân mảnh của các tiểu hành tinh thuộc các loại và độ tuổi khác nhau, các lớp bề mặt của nhiều trong số chúng có thể tích tụ các mảnh hỗn hợp có nguồn gốc khác nhau. Sau đó, do một vụ va chạm mới, một mảnh "hỗn hợp" tương tự đã bị văng ra khỏi bề mặt. Một ví dụ là thiên thạch Kaidun chứa các hạt của một số loại chondrit và sắt kim loại. Vì vậy, lịch sử của vật chất thiên thạch thường rất phức tạp và khó hiểu.
Hiện nay, việc nghiên cứu các tiểu hành tinh và hành tinh đang được chú ý nhiều với sự trợ giúp của các trạm liên hành tinh tự động. Tất nhiên, nó sẽ đóng góp vào những khám phá mới và hiểu sâu hơn về nguồn gốc và sự tiến hóa của những nhân chứng như vậy đối với lịch sử của hệ mặt trời (và cả hành tinh của chúng ta) cũng như các thiên thạch.
