Koks procesas sukelia kosminių dulkių susidarymą. KSE dokumentų rinkinys apie Tunguskos meteorito tyrimą. Kosminių dulkių kilmės teorijos

Per 2003–2008 m Grupė Rusijos ir Austrijos mokslininkų, dalyvaujant garsiam paleontologui ir Eizenvurzeno nacionalinio parko kuratoriui Heinzui Kohlmannui, tyrė katastrofą, įvykusią prieš 65 milijonus metų, kai daugiau nei 75% visų Žemėje esančių organizmų, įskaitant dinozaurus, išnyko. Dauguma tyrinėtojų mano, kad išnykimas buvo susijęs su asteroido smūgiu, nors yra ir kitų požiūrių.

Šios katastrofos pėdsakus geologiniuose pjūviuose vaizduoja plonas juodo molio sluoksnis, kurio storis nuo 1 iki 5 cm. Viena iš tokių ruožų yra Austrijoje, Rytų Alpėse, nacionaliniame parke prie nedidelio Gamso miestelio. esantis 200 km į pietvakarius nuo Vienos. Ištyrus šio skyriaus mėginius skenuojančiu elektroniniu mikroskopu, buvo aptiktos neįprastos formos ir sudėties dalelės, kurios nesusidaro antžeminėmis sąlygomis ir priskiriamos kosminėms dulkėms.

Kosminės dulkės Žemėje

Pirmą kartą kosminės medžiagos pėdsakus Žemėje raudonuose giliavandeniuose moliuose aptiko anglų ekspedicija, tyrinėjusi Pasaulio vandenyno dugną Challenger laivu (1872–1876). Juos aprašė Murray ir Renard 1891 m. Dviejose Ramiojo vandenyno pietinėse stotyse iš 100 mikronų skersmens feromangano mazgelių ir magnetinių mikrosferų, kurios vėliau buvo vadinamos „kosminiais rutuliais“, mėginiai buvo paimti iš 2000 m. 4300 m. Tačiau Challenger ekspedicijos metu išgautos geležinės mikrosferos buvo išsamiai ištirtos tik pastaraisiais metais. Paaiškėjo, kad rutuliukai susideda iš 90% metalinės geležies, 10% nikelio, o jų paviršius padengtas plona geležies oksido pluta.

Ryžiai. 1. Monolitas iš Gams 1 sekcijos, paruoštas mėginių ėmimui. Lotyniškos raidės žymi skirtingo amžiaus sluoksnius. Pereinamasis molio sluoksnis tarp kreidos ir paleogeno periodų (amžius apie 65 mln. metų), kuriame rasta metalinių mikrosferų ir plokštelių sankaupa, pažymėtas raide „J“. Nuotrauka A.F. Gračiova

Paslaptingų rutulių atradimas giliavandeniuose moliuose iš tikrųjų yra kosminės materijos Žemėje tyrimo pradžia. Tačiau mokslininkų susidomėjimo šia problema sprogimas įvyko po pirmųjų erdvėlaivių paleidimų, kurių pagalba tapo įmanoma atrinkti Mėnulio gruntą ir dulkių dalelių pavyzdžius iš skirtingų Saulės sistemos dalių. Svarbūs buvo ir K. P. darbai. Florenskis (1963), tyrinėjęs Tunguskos katastrofos pėdsakus, ir E.L. Krinovas (1971), tyrinėjęs meteorines dulkes Sikhote-Alin meteorito kritimo vietoje.

Tyrėjų susidomėjimas metalinėmis mikrosferomis paskatino jas atrasti skirtingo amžiaus ir kilmės nuosėdinėse uolienose. Metalinių mikrosferų buvo rasta Antarktidos ir Grenlandijos lede, giliuose vandenynų nuosėdose ir mangano mazgeliuose, dykumų smėlyje ir pakrančių paplūdimiuose. Jie dažnai randami meteoritų krateriuose ir šalia jų.

Pastarąjį dešimtmetį nežemiškos kilmės metalinių mikrosferų rasta įvairaus amžiaus nuosėdinėse uolienose: nuo Žemutinio Kambro (prieš apie 500 mln. metų) iki šiuolaikinių darinių.

Duomenys apie mikrosferas ir kitas daleles iš senovės telkinių leidžia spręsti apie tūrius, taip pat apie kosminės medžiagos tiekimo į Žemę vienodumą ar netolygumą, iš kosmoso į Žemę patenkančių dalelių sudėties pokyčius ir pirminį šios medžiagos šaltiniai. Tai svarbu, nes šie procesai daro įtaką gyvybės vystymuisi Žemėje. Daugelis šių klausimų dar toli gražu neišspręsti, tačiau duomenų kaupimas ir išsamus jų tyrimas neabejotinai leis į juos atsakyti.

Dabar žinoma, kad bendra Žemės orbitoje cirkuliuojančių dulkių masė yra apie 1015 tonų. Kasmet ant Žemės paviršiaus nukrenta nuo 4 iki 10 tūkstančių tonų kosminės medžiagos. 95% ant Žemės paviršiaus krentančios medžiagos sudaro 50–400 mikronų dydžio dalelės. Nepaisant daugybės per pastaruosius 10 metų atliktų tyrimų, klausimas, kaip laikui bėgant kinta kosminės medžiagos patekimo į Žemę greitis, iki šiol tebėra prieštaringas.

Remiantis kosminių dulkių dalelių dydžiu, šiuo metu išskiriamos pačios tarpplanetinės kosminės dulkės, kurių dydis mažesnis nei 30 mikronų, o mikrometeoritai – didesni nei 50 mikronų. Dar anksčiau E.L. Krinovas pasiūlė mažiausius meteorito kūno fragmentus, išsilydžiusius iš paviršiaus, pavadinti mikrometeoritais.

Griežti kriterijai, pagal kuriuos būtų galima atskirti kosmines dulkes ir meteorito daleles, dar nėra sukurti, ir net naudojant mūsų tyrinėto Gams skyriaus pavyzdį, įrodyta, kad metalo dalelės ir mikrosferos yra įvairesnės formos ir sudėties, nei pateikia esamos klasifikacijos. Beveik tobula sferinė dalelių forma, metalinis blizgesys ir magnetinės savybės buvo laikomos jų kosminės kilmės įrodymu. Pasak geochemiko E.V. Sobotovičius, „vienintelis morfologinis kriterijus, leidžiantis įvertinti tiriamos medžiagos kosmogeniškumą, yra ištirpusių rutulių, įskaitant magnetinius, buvimas“. Tačiau be formos, kuri yra labai įvairi, labai svarbi cheminė medžiagos sudėtis. Mokslininkai išsiaiškino, kad kartu su kosminės kilmės mikrosferomis yra daugybė skirtingos kilmės kamuoliukų – susijusių su ugnikalnių veikla, bakterijų veikla ar metamorfizmu. Yra įrodymų, kad vulkanogeninės kilmės juodųjų mikrosferų tikimybė turėti idealią sferinę formą ir, be to, didesnė titano (Ti) priemaiša (daugiau nei 10 %).

Rusijos ir Austrijos geologų grupė ir Vienos televizijos filmavimo grupė Gams skyriuje Rytų Alpėse. Pirmame plane – A.F.Gračiovas

Kosminių dulkių kilmė

Kosminių dulkių kilmė vis dar yra diskusijų objektas. Profesorius E.V. Sobotovičius manė, kad kosminės dulkės gali būti pirminio protoplanetinio debesies likučiai, kuriems B.Yu prieštaravo 1973 m. Levinas ir A.N. Simonenko, manydamas, kad smulkiai išsklaidyta medžiaga negali ilgai išlikti (Žemė ir visata, 1980, Nr. 6).

Yra ir kitas paaiškinimas: kosminių dulkių susidarymas siejamas su asteroidų ir kometų sunaikinimu. Kaip pažymėjo E. V. Sobotovičiaus, jei į Žemę patenkančių kosminių dulkių kiekis laikui bėgant nekinta, tai B.Yu teisus. Levinas ir A.N. Simonenko.

Nepaisant daugybės tyrimų, šiuo metu negalima atsakyti į šį esminį klausimą, nes yra labai mažai kiekybinių įverčių, o jų tikslumas yra ginčytinas. Neseniai pagal NASA programą stratosferoje paimtų kosminių dulkių dalelių izotopinių tyrimų duomenys rodo, kad egzistuoja priešsalės kilmės dalelės. Šiose dulkėse buvo rasta mineralų, tokių kaip deimantas, moissanitas (silicio karbidas) ir korundas, kurie, remiantis anglies ir azoto izotopais, leidžia datuoti jų susidarymą dar iki Saulės sistemos susidarymo.

Kosminių dulkių tyrimo svarba geologiniame kontekste yra akivaizdi. Šiame straipsnyje pateikiami pirmieji kosminės medžiagos tyrimo rezultatai pereinamajame molio sluoksnyje ties kreidos ir paleogeno periodo riba (prieš 65 milijonus metų) nuo Gams atkarpos Rytų Alpėse (Austrija).

Bendrosios žaidimų skyriaus charakteristikos

Kosminės kilmės dalelės buvo gautos iš kelių pereinamųjų sluoksnių tarp kreidos ir paleogeno (vokiečių kalbos literatūroje - K/T riba), esančių netoli Gamso kaimo Alpėse, kur to paties pavadinimo upė atveria šią ribą. keliose vietose.

Gams 1 atkarpoje iš atodangos išpjautas monolitas, kuriame labai gerai išreikšta K/T riba. Jo aukštis 46 cm, plotis apačioje 30 cm, viršuje 22 cm, storis 4 cm. Bendram pjūvio tyrimui monolitas buvo padalintas 2 cm atstumu (nuo apačios į viršų) į sluoksnius, nurodytus lotyniškos abėcėlės raidės (A, B ,C...W), o kiekviename sluoksnyje, taip pat kas 2 cm, daromos žymos skaičiais (1, 2, 3 ir kt.). Išsamiau ištirtas pereinamasis sluoksnis J ties K/T riba, kur nustatyti šeši apie 3 mm storio posluoksniai.

Gams 1 sekcijoje gauti tyrimų rezultatai iš esmės pasikartojo tiriant kitą, Gams 2, skyrių. Tyrimų kompleksas apėmė plonųjų pjūvių ir monomineralinių frakcijų tyrimą, jų cheminę analizę, taip pat rentgeno fluorescenciją, neutronų aktyvaciją. ir rentgeno struktūrinės analizės, helio, anglies ir deguonies izotopų analizė, mineralų sudėties nustatymas mikrozondu, magnetomineraloginė analizė.

Mikrodalelių įvairovė

Geležies ir nikelio mikrosferos iš pereinamojo sluoksnio tarp kreidos ir paleogeno Gamso skyriuje: 1 – Fe mikrosfera grubiu tinkliniu-gumbuotu paviršiumi (viršutinė pereinamojo sluoksnio J dalis); 2 – Fe mikrosfera grubiu išilgai lygiagrečiu paviršiumi (pereinamojo sluoksnio J apatinė dalis); 3 – Fe mikrosfera su kristalografiškais pjūviais ir grubiu korinio tinklelio paviršiaus tekstūra (M sluoksnis); 4 – Fe mikrosfera plonu tinklelio paviršiumi (viršutinė pereinamojo sluoksnio J dalis); 5 – Ni mikrosfera su kristalitais paviršiuje (viršutinė pereinamojo sluoksnio J dalis); 6 – sukepintų Ni mikrosferų su kristalitais agregatas paviršiuje (viršutinė pereinamojo sluoksnio J dalis); 7 – Ni mikrosferų su mikrodeimantais agregatas (C; viršutinė pereinamojo sluoksnio J dalis); 8, 9 – būdingos metalo dalelių formos iš pereinamojo sluoksnio tarp kreidos ir paleogeno Gamso ruože Rytų Alpėse.

Pereinamajame molio sluoksnyje tarp dviejų geologinių ribų – Kreidos ir Paleogeno, taip pat dviejuose lygiuose viršutiniuose paleoceno telkiniuose Gamso skyriuje rasta daug kosminės kilmės metalo dalelių ir mikrosferų. Jų forma, paviršiaus tekstūra ir cheminė sudėtis yra žymiai įvairesnės nei bet kas iki šiol žinoma iš šio amžiaus pereinamųjų sluoksnių kituose pasaulio regionuose.

Gams skyriuje kosminę medžiagą vaizduoja įvairių formų smulkios dalelės, tarp kurių dažniausiai yra magnetinės mikrosferos, kurių dydis svyruoja nuo 0,7 iki 100 mikronų, sudarytas iš 98% grynos geležies. Tokių rutuliukų ar mikrosferulių pavidalo dalelių dideliais kiekiais randama ne tik J sluoksnyje, bet ir aukščiau, paleoceno moliuose (K ir M sluoksniai).

Mikrosferos sudarytos iš grynos geležies arba magnetito, kai kuriose iš jų yra chromo (Cr), geležies ir nikelio lydinio (awareuite), taip pat gryno nikelio (Ni) priemaišų. Kai kuriose Fe-Ni dalelėse yra molibdeno (Mo) priemaišų. Visi jie pirmą kartą buvo aptikti pereinamajame molio sluoksnyje tarp kreidos ir paleogeno.

Niekada anksčiau nebuvome susidūrę su dalelėmis, kuriose yra daug nikelio ir daug molibdeno priemaišų, mikrosferų, kuriose yra chromo, ir spiralinės geležies gabalėlių. Gamsoje, pereinamajame molio sluoksnyje, be metalinių mikrosferų ir dalelių, buvo rasta Ni-spinelio, mikrodeimantų su gryno Ni mikrosferomis, taip pat suplėšytų Au ir Cu plokštelių, kurių neaptikta apatinėse ir viršutinėse nuosėdose. .

Mikrodalelių charakteristikos

Metalinės mikrosferos Gamso sekcijoje yra trijuose stratigrafiniuose lygmenyse: įvairių formų geležies dalelės susitelkusios pereinamajame molio sluoksnyje, ant jų esančiuose smulkiagrūdžiuose K sluoksnio smiltainiuose, o trečiąjį – M sluoksnio aleuritas.

Vienų sferų paviršius lygus, kitų – tinklinis gumbuotas paviršius, o kitos padengtos nedidelių daugiakampių tinkleliu arba lygiagrečių plyšių sistema, besitęsiančia iš vieno pagrindinio plyšio. Jie yra tuščiaviduriai, kriauklės formos, užpildyti molio mineralu, gali turėti vidinę koncentrinę struktūrą. Metalo dalelės ir Fe mikrosferos atsiranda visame pereinamajame molio sluoksnyje, tačiau daugiausia susitelkusios apatiniame ir viduriniame horizontuose.

Mikrometeoritai – tai išlydytos grynos geležies arba geležies-nikelio lydinio Fe-Ni dalelės (avaruitas); jų dydžiai svyruoja nuo 5 iki 20 mikronų. Daugybė awaruito dalelių yra tik viršutiniame pereinamojo sluoksnio J lygyje, o grynai geležies dalelės yra apatinėje ir viršutinėje pereinamojo sluoksnio dalyse.

Plokščių pavidalo dalelės su skersai gumuluotu paviršiumi susideda tik iš geležies, jų plotis 10–20 µm, ilgis iki 150 µm. Jie yra šiek tiek išlenkti ir atsiranda pereinamojo sluoksnio J pagrindu. Jo apatinėje dalyje taip pat randama Fe-Ni plokštelių su Mo priemaiša.

Plokštės, pagamintos iš geležies ir nikelio lydinio, yra pailgos formos, šiek tiek išlenktos, su išilginiais grioveliais paviršiuje, matmenys svyruoja nuo 70 iki 150 mikronų, o plotis apie 20 mikronų. Jie dažniau aptinkami apatinėje ir vidurinėje pereinamojo sluoksnio dalyse.

Juodosios plokštės su išilginiais grioveliais savo forma ir dydžiu yra identiškos Ni-Fe lydinio plokštėms. Jie apsiriboja apatine ir vidurine pereinamojo sluoksnio dalimis.

Ypač įdomios yra grynos geležies dalelės, suformuotos kaip taisyklingos spiralės ir išlenktos kabliuko pavidalu. Jie daugiausia susideda iš gryno Fe, retai iš Fe-Ni-Mo lydinio. Spiralinės geležies dalelės atsiranda viršutinėje pereinamojo sluoksnio J dalyje ir viršutiniame smiltainio sluoksnyje (K sluoksnis). J pereinamojo sluoksnio apačioje rasta spiralės formos Fe-Ni-Mo dalelė.

Viršutinėje pereinamojo sluoksnio J dalyje buvo keli mikrodeimantų grūdeliai, sukepinti Ni mikrosferomis. Nikelio rutuliukų mikrozondo tyrimai, atlikti dviem instrumentais (su bangų ir energijos dispersijos spektrometrais), parodė, kad šiuos rutulius sudaro beveik grynas nikelis, padengtas plona nikelio oksido plėvele. Visų nikelio rutuliukų paviršius nusėtas skaidriais kristalitais su ryškiais 1–2 μm dydžio dvyniais. Tokio gryno nikelio rutuliukų pavidalu su gerai kristalizuotu paviršiumi nerasta nei magminėse uolienose, nei meteorituose, kur nikelyje būtinai yra daug priemaišų.

Tiriant monolitą iš Gams 1 pjūvio, gryno Ni rutuliukai buvo rasti tik viršutinėje pereinamojo sluoksnio J dalyje (viršutinėje jo dalyje - labai plonas nuosėdinis sluoksnis J 6, kurio storis ne didesnis kaip 200 μm) , o pagal termomagnetinę analizę metalinio nikelio yra pereinamame sluoksnyje, pradedant nuo J4 posluoksnio. Čia kartu su Ni rutuliais buvo aptikti ir deimantai. Iš 1 cm2 ploto kubo nuimtame sluoksnyje deimantų grūdelių skaičius yra dešimtimis (dydžiai svyruoja nuo mikronų frakcijų iki dešimčių mikronų), o tokio pat dydžio nikelio rutuliukai. šimtai.

Viršutinio pereinamojo sluoksnio pavyzdžiai, paimti tiesiai iš atodangos, atskleidė deimantus su smulkiomis nikelio dalelėmis grūdelio paviršiuje. Svarbu, kad tiriant mėginius iš šios J sluoksnio dalies, taip pat buvo nustatytas mineralinio moissanito buvimas. Anksčiau mikrodeimantai buvo rasti pereinamajame sluoksnyje ties kreidos ir paleogeno riba Meksikoje.

Radiniai kitose srityse

Gamso mikrosferos su koncentrine vidine struktūra yra panašios į tas, kurios buvo gautos Challenger ekspedicijos metu Ramiojo vandenyno giliavandeniuose moliuose.

Netaisyklingos formos geležies dalelės su išsilydžiusiais kraštais, taip pat spiralių ir išlenktų kabliukų bei plokštelių pavidalu yra labai panašios į į Žemę krentančių meteoritų naikinimo produktus, jas galima laikyti meteorito geležimi. Į šią kategoriją taip pat gali būti įtrauktos avaruito ir gryno nikelio dalelės.

Išlenktos geležies dalelės yra panašios į įvairių formų Pele ašaras – lavos lašus (lapilius), kuriuos ugnikalniai išsiverždami skystoje būsenoje išmeta iš ventiliacijos angos.

Taigi, pereinamasis molio sluoksnis Gamsoje yra nevienalytės struktūros ir aiškiai padalintas į dvi dalis. Apatinėje ir vidurinėje dalyse vyrauja geležies dalelės ir mikrosferos, o viršutinė sluoksnio dalis praturtinta nikeliu: awaruito dalelėmis ir nikelio mikrosferomis su deimantais. Tai patvirtina ne tik geležies ir nikelio dalelių pasiskirstymas molyje, bet ir cheminės bei termomagnetinės analizės duomenys.

Termomagnetinės analizės ir mikrozondo analizės duomenų palyginimas rodo didelį nikelio, geležies ir jų lydinio pasiskirstymo J sluoksnyje nevienalytiškumą, tačiau, remiantis termomagnetinės analizės rezultatais, grynas nikelis fiksuojamas tik iš J4 sluoksnio. Pastebėtina ir tai, kad spiralės formos geležis daugiausia randama viršutinėje J sluoksnio dalyje ir toliau randama viršutiniame K sluoksnyje, tačiau čia yra nedaug izometrinės ar sluoksninės formos Fe, Fe-Ni dalelių.

Pabrėžiame, kad tokia aiški geležies, nikelio ir iridžio diferenciacija, pasireiškianti pereinamajame molio sluoksnyje Gamsoje, aptinkama ir kitose srityse. Taigi amerikietiškoje Naujojo Džersio valstijoje pereinamajame (6 cm) sferiniame sluoksnyje iridžio anomalija ryškiai pasireiškė ties jo pagrindu, o smūginiai mineralai koncentruojasi tik viršutinėje (1 cm) šio sluoksnio dalyje. Haityje, ties kreidos ir paleogeno riba ir viršutinėje sferinio sluoksnio dalyje, pastebimas staigus Ni ir smūginio kvarco sodrinimas.

Fono reiškinys Žemei

Daugelis rastų Fe ir Fe-Ni sferų savybių yra panašios į Challenger ekspedicijos atrastas sferas Ramiojo vandenyno giliavandeniuose moliuose, Tunguskos katastrofos ir Sikhote-Alino meteorito kritimo vietose. ir Nio meteoritas Japonijoje, taip pat įvairaus amžiaus nuosėdinėse uolienose iš daugelio pasaulio vietovių. Išskyrus Tunguskos katastrofos ir Sikhote-Alin meteorito kritimo vietas, visais kitais atvejais susidaro ne tik sferos, bet ir įvairios morfologijos dalelės, susidedančios iš grynos geležies (kartais turinčios chromo) ir nikelio-geležies. lydinio, neturi ryšio su smūgio įvykiu. Manome, kad tokių dalelių atsiradimas yra kosminių tarpplanetinių dulkių kritimas ant Žemės paviršiaus – procesas, kuris nuolat tęsiasi nuo pat Žemės susidarymo ir yra tam tikras foninis reiškinys.

Daugelis dalelių, tirtų Gams skyriuje, savo sudėtimi yra artimos meteorito medžiagos tūrinei cheminei sudėčiai Sikhote-Alino meteorito kritimo vietoje (pagal E. L. Krinovą, 93,29% geležies, 5,94% nikelio, 0,38% kobaltas).

Molibdeno buvimas kai kuriose dalelėse nėra netikėtas, nes jį sudaro daugelis meteoritų tipų. Molibdeno kiekis meteorituose (geležies, akmeniniuose ir anglies chondrituose) svyruoja nuo 6 iki 7 g/t. Svarbiausias buvo molibdenito atradimas Allende meteorite intarpo pavidalu metalo lydinyje, kurio sudėtis (masės%): Fe – 31,1, Ni – 64,5, Co – 2,0, Cr – 0,3, V – 0,5, P – 0,1. Reikėtų pažymėti, kad vietinio molibdeno ir molibdenito taip pat buvo rasta mėnulio dulkėse, kurias paėmė automatinės stotys Luna-16, Luna-20 ir Luna-24.

Pirmieji rasti gryno nikelio rutuliukai su gerai kristalizuotu paviršiumi nėra žinomi nei magminėse uolienose, nei meteorituose, kur nikelyje būtinai yra daug priemaišų. Tokia nikelio rutuliukų paviršiaus struktūra galėjo atsirasti nukritus asteroidui (meteoritui), dėl kurio išsiskyrė energija, kuri leido ne tik ištirpti nukritusio kūno medžiagą, bet ir ją išgaruoti. Metalo garai sprogimo metu galėjo pakilti į didelį aukštį (tikriausiai dešimtis kilometrų), kur įvyko kristalizacija.

Kartu su nikelio metaliniais rutuliais buvo aptiktos dalelės, susidedančios iš awaruito (Ni3Fe). Jos priklauso meteorinėms dulkėms, o ištirpusios geležies dalelės (mikrometeoritai) turėtų būti laikomos „meteorito dulkėmis“ (pagal E. L. Krinovo terminiją). Deimantų kristalai, rasti kartu su nikelio rutuliais, tikriausiai atsirado dėl meteorito abliacijos (lydymosi ir išgaravimo) iš to paties garų debesies vėliau jį aušinant. Yra žinoma, kad sintetiniai deimantai gaunami savaiminės kristalizacijos būdu iš anglies tirpalo metalų (Ni, Fe) lydyte virš grafito ir deimanto fazės pusiausvyros linijos pavienių kristalų, jų ataugų, dvynių, polikristalinių agregatų, karkaso pavidalu. kristalai, adatos formos kristalai, netaisyklingi grūdeliai. Tirtame pavyzdyje aptikti beveik visi išvardyti deimantų kristalų tipomorfiniai požymiai.

Tai leidžia daryti išvadą, kad deimantų kristalizacijos procesai nikelio-anglies garų debesyje aušinant ir spontaniška kristalizacija iš anglies tirpalo nikelio lydaloje eksperimentuose yra panašūs. Tačiau galutinę išvadą apie deimanto prigimtį galima padaryti atlikus išsamius izotopinius tyrimus, kuriems atlikti būtina gauti pakankamai didelį medžiagos kiekį.

Taigi, kosminės medžiagos tyrimas pereinamajame molio sluoksnyje ties kreidos-paleogeno riba parodė jos buvimą visose dalyse (nuo J1 sluoksnio iki J6 sluoksnio), tačiau smūgio įvykio požymiai fiksuojami tik iš J4 sluoksnio, kurio amžius yra 65 metai. milijonas metų. Šį kosminių dulkių sluoksnį galima palyginti su dinozaurų mirties laiku.

A.F.GRAČEVAS geologijos ir mineralogijos mokslų daktaras, V.A.TSELMOVICH fizinių ir matematikos mokslų kandidatas, Žemės fizikos institutas RAS (IPZ RAS), O.A.KORCHAGIN geologijos ir mineralogijos mokslų kandidatas, Rusijos mokslų akademijos Geologijos institutas (GININ RAS) ).

Žurnalas „Žemė ir Visata“ Nr.5 2008 m.

Sveiki. Šioje paskaitoje kalbėsime apie dulkes. Bet ne apie tokias, kurios kaupiasi jūsų kambariuose, o apie kosmines dulkes. Kas tai?

Kosminės dulkės yra labai mažos kietosios medžiagos dalelės, randamos bet kurioje Visatoje, įskaitant meteoritų dulkes ir tarpžvaigždinę medžiagą, galinčią sugerti žvaigždžių šviesą ir suformuoti tamsius ūkus galaktikose. Kai kuriose jūros nuosėdose randama apie 0,05 mm skersmens sferinių dulkių dalelių; Manoma, kad tai yra 5000 tonų kosminių dulkių, kurios kasmet nukrenta ant Žemės rutulio, likučiai.

Mokslininkai mano, kad kosminės dulkės susidaro ne tik dėl susidūrimų ir mažų kietų kūnų sunaikinimo, bet ir dėl tarpžvaigždinių dujų kondensacijos. Kosminės dulkės išsiskiria savo kilme: dulkės gali būti tarpgalaktinės, tarpžvaigždinės, tarpplanetinės ir aplinkplanetinės (dažniausiai žiedinėje sistemoje).

Kosminių dulkių grūdeliai daugiausia susidaro lėtai besibaigiančioje žvaigždžių atmosferoje - raudonosiose nykštukėse, taip pat vykstant sprogstamiesiems procesams žvaigždėse ir smarkiai išspinduliuojant dujas iš galaktikų šerdies. Kiti kosminių dulkių šaltiniai yra planetiniai ir protožvaigždiniai ūkai, žvaigždžių atmosfera ir tarpžvaigždiniai debesys.

Ištisi kosminių dulkių debesys, esantys Paukščių Taką sudarančių žvaigždžių sluoksnyje, neleidžia mums stebėti tolimų žvaigždžių spiečių. Žvaigždžių spiečius kaip Plejados yra visiškai panardintas į dulkių debesį. Ryškiausios žvaigždės šiame spiečiuje apšviečia dulkes taip, kaip žibintas apšviečia rūką naktį. Kosminės dulkės gali spindėti tik atspindėdamos šviesą.

Mėlyni šviesos spinduliai, praeinantys per kosmines dulkes, susilpnėja labiau nei raudoni, todėl mus pasiekianti žvaigždžių šviesa atrodo gelsva ar net rausva. Ištisi pasaulio erdvės regionai lieka uždaryti stebėjimui būtent dėl ​​kosminių dulkių.

Tarpplanetinės dulkės, bent jau palyginti arti Žemės, yra pakankamai ištirta medžiaga. Užpildžiusi visą Saulės sistemos erdvę ir susitelkusi jos pusiaujo plokštumoje, ji gimė daugiausia dėl atsitiktinių asteroidų susidūrimų ir prie Saulės artėjančių kometų sunaikinimo. Tiesą sakant, dulkių sudėtis nesiskiria nuo meteoritų, krentančių į Žemę, sudėties: labai įdomu jas tyrinėti, ir šioje srityje dar reikia padaryti daug atradimų, bet atrodo, kad nėra čia intriga. Tačiau dėl šių ypatingų dulkių, esant geram orui vakaruose iškart po saulėlydžio arba rytuose prieš saulėtekį, virš horizonto galite grožėtis blyškiu šviesos kūgiu. Tai vadinamoji zodiako šviesa – saulės šviesa, išsklaidyta mažų kosminių dulkių dalelių.

Tarpžvaigždinės dulkės yra daug įdomesnės. Jo išskirtinis bruožas yra kietos šerdies ir apvalkalo buvimas. Atrodo, kad šerdį daugiausia sudaro anglis, silicis ir metalai. O apvalkalas daugiausia pagamintas iš dujinių elementų, užšaldytų ant šerdies paviršiaus, kristalizuotų tarpžvaigždinės erdvės „gilaus užšalimo“ sąlygomis, o tai yra apie 10 kelvinų, vandenilis ir deguonis. Tačiau yra sudėtingesnių molekulių priemaišų. Tai amoniakas, metanas ir net daugiaatomės organinės molekulės, kurios klajodamos prilimpa prie dulkių dėmės arba susidaro jos paviršiuje. Kai kurios iš šių medžiagų, žinoma, nuskrenda nuo jo paviršiaus, pavyzdžiui, veikiamos ultravioletinių spindulių, tačiau šis procesas yra grįžtamas – vienos išskrenda, kitos užšąla arba susintetina.

Jei galaktika susiformavo, tai iš kur joje atsiranda dulkių, mokslininkams iš principo aišku. Reikšmingiausi jo šaltiniai yra novos ir supernovos, kurios praranda dalį savo masės, „išmesdamos“ apvalkalą į supančią erdvę. Be to, dulkės taip pat gimsta besiplečiančioje raudonųjų milžinų atmosferoje, iš kur jas tiesiogine prasme nuneša radiacijos slėgis. Jų vėsioje, pagal žvaigždžių standartus, atmosferoje (apie 2,5–3 tūkst. kelvinų) yra gana daug gana sudėtingų molekulių.
Tačiau čia yra paslaptis, kuri dar nebuvo įminta. Visada buvo manoma, kad dulkės yra žvaigždžių evoliucijos produktas. Kitaip tariant, žvaigždės turi gimti, kurį laiką egzistuoti, pasenti ir, tarkime, gaminti dulkes paskutinio supernovos sprogimo metu. Bet kas buvo pirma – kiaušinis ar višta? Pirmosios dulkės, reikalingos žvaigždei gimti, arba pirmoji žvaigždė, kuri kažkodėl gimė be dulkių pagalbos, paseno, sprogo, suformuodama pačias pirmąsias dulkes.
Kas nutiko pradžioje? Juk kai prieš 14 milijardų metų įvyko Didysis sprogimas, Visatoje buvo tik vandenilis ir helis, jokių kitų elementų! Būtent tada iš jų pradėjo veržtis pirmosios galaktikos, didžiuliai debesys, o juose – pirmosios žvaigždės, kurios turėjo nueiti ilgą gyvenimo kelią. Termobranduolinės reakcijos žvaigždžių šerdyje turėjo „išvirti“ sudėtingesnius cheminius elementus, paversdamos vandenilį ir helią anglimi, azotu, deguonimi ir pan., o po to žvaigždė turėjo visa tai išmesti į kosmosą, sprogti arba palaipsniui išmesti savo. apvalkalas. Tada ši masė turėjo atvėsti, atvėsti ir galiausiai virsti dulkėmis. Tačiau jau praėjus 2 milijardams metų po Didžiojo sprogimo, ankstyviausiose galaktikose buvo dulkių! Naudojant teleskopus, jis buvo aptiktas galaktikose, esančiose 12 milijardų šviesmečių atstumu nuo mūsų. Tuo pačiu metu 2 milijardai metų yra per trumpas laikotarpis visam žvaigždės gyvavimo ciklui: per šį laiką dauguma žvaigždžių nespėja pasenti. Iš kur jaunojoje galaktikoje atsirado dulkės, jei ten nieko neturėtų būti, išskyrus vandenilį ir helią, yra paslaptis.

Žvelgdamas į laiką, profesorius šiek tiek nusišypsojo.

Tačiau šią paslaptį bandysite įminti namuose. Užsirašykime užduotį.

Namų darbai.

1. Pabandykite atspėti, kas buvo pirma, pirmoji žvaigždė ar dulkės?

Papildoma užduotis.

1. Praneškite apie bet kokio tipo dulkes (tarpžvaigždines, tarpplanetines, aplinkines, tarpgalaktines)

2. Esė. Įsivaizduokite save kaip mokslininką, kuriam pavesta tyrinėti kosmines dulkes.

3. Paveikslėliai.

Naminis Užduotis studentams:

1. Kodėl kosmose reikalingos dulkės?

Papildoma užduotis.

1. Praneškite apie bet kokio tipo dulkes. Buvę mokyklos mokiniai prisimena taisykles.

2. Esė. Kosminių dulkių išnykimas.

3. Paveikslėliai.

Supernova SN2010jl Nuotrauka: NASA/STScI

Pirmą kartą astronomai realiu laiku stebėjo kosminių dulkių susidarymą netoli supernovos, kas leido jiems paaiškinti šį paslaptingą reiškinį, vykstantį dviem etapais. Procesas prasideda netrukus po sprogimo, bet tęsiasi daugelį metų, rašo mokslininkai žurnale „Nature“.

Visi esame pagaminti iš žvaigždžių dulkių – elementų, kurie yra naujų dangaus kūnų statybinė medžiaga. Astronomai jau seniai manė, kad šios dulkės susidaro sprogstant žvaigždėms. Tačiau kaip tiksliai tai vyksta ir kaip dulkių dalelės nesunaikinamos šalia galaktikų, kuriose vyksta aktyvi veikla, iki šiol liko paslaptis.

Šį klausimą pirmiausia išaiškino stebėjimai, atlikti naudojant labai didelį teleskopą Paranalo observatorijoje šiaurinėje Čilėje. Tarptautinė tyrimų grupė, vadovaujama Christa Gall iš Danijos Orhuso universiteto, ištyrė supernovą, kuri 2010 metais atsirado galaktikoje, esančioje už 160 milijonų šviesmečių. Tyrėjai praleido mėnesius ir pirmuosius metus, stebėdami katalogo numerį SN2010jl matomoje ir infraraudonojoje šviesoje, naudodami X-Shooter spektrografą.

„Kai sujungėme stebėjimo duomenis, galėjome pirmą kartą išmatuoti skirtingų bangų ilgių sugertį dulkėse aplink supernovą“, – aiškina Gall. „Tai leido mums daugiau sužinoti apie šias dulkes, nei buvo žinoma anksčiau.“ Tai leido išsamiau ištirti skirtingus dulkių grūdelių dydžius ir jų susidarymą.

Dulkės šalia supernovos susidaro dviem etapais Nuotrauka: © ESO/M. Kornmesser

Pasirodo, tankioje medžiagoje aplink žvaigždę gana greitai susidaro dulkių dalelės, didesnės nei tūkstantoji milimetro dalis. Šių dalelių dydžiai yra stebėtinai dideli kosminių dulkių grūdams, todėl jie yra atsparūs galaktikos procesų sunaikinimui. „Mūsų įrodymai apie didelių dulkių dalelių susidarymą netrukus po supernovos sprogimo reiškia, kad turi būti greitas ir efektyvus būdas joms susidaryti“, – priduria bendraautorius Jensas Hjorthas iš Kopenhagos universiteto. „Tačiau mes dar nesuprantame kaip tiksliai tai vyksta“.

Tačiau astronomai jau turi savo stebėjimais pagrįstą teoriją. Remiantis juo, dulkių susidarymas vyksta 2 etapais:

1. Žvaigždė stumia medžiagą į savo aplinką prieš pat sprogimą. Tada ateina ir pasklinda supernovos smūginė banga, už kurios susidaro vėsus ir tankus dujų apvalkalas – aplinka, kurioje gali kondensuotis ir augti dulkių dalelės iš anksčiau išmestos medžiagos.
2. Antrajame etape, praėjus keliems šimtams dienų po supernovos sprogimo, pridedama medžiaga, kuri buvo išstumta paties sprogimo, ir pagreitėja dulkių susidarymo procesas.

„Pastaruoju metu astronomai po sprogimo atsiradusių supernovų liekanose aptiko daug dulkių. Tačiau jie taip pat rado įrodymų apie nedidelį kiekį dulkių, kurios iš tikrųjų kilo iš pačios supernovos. Nauji pastebėjimai paaiškina, kaip šis akivaizdus prieštaravimas gali būti išspręstas“, – apibendrina Christa Gall.

Kosminės dulkės

materijos dalelės tarpžvaigždinėje ir tarpplanetinėje erdvėje. Šviesą sugeriančios kosminių dalelių kondensacijos Paukščių Tako nuotraukose matomos kaip tamsios dėmės. Šviesos susilpnėjimas dėl K. p. įtakos – vadinamasis. tarpžvaigždinė absorbcija arba išnykimas nėra vienodas skirtingo ilgio elektromagnetinėms bangoms λ , dėl ko stebimas žvaigždžių paraudimas. Matomoje srityje išnykimas yra maždaug proporcingas λ -1, artimoje ultravioletinėje srityje jis beveik nepriklauso nuo bangos ilgio, tačiau apie 1400 Å yra papildomas sugerties maksimumas. Didžioji dalis išnykimo atsiranda dėl šviesos sklaidos, o ne dėl sugerties. Tai matyti iš atspindžių ūkų, kuriuose yra kosminių dalelių, matomų aplink B spektrinės klasės žvaigždes ir kai kurias kitas žvaigždes, pakankamai ryškias, kad apšviestų dulkes, stebėjimų. Palyginus ūkų ir juos apšviečiančių žvaigždžių ryškumą, matyti, kad dulkių albedas yra didelis. Stebėtas išnykimas ir albedas leidžia daryti išvadą, kad kristalų struktūrą sudaro dielektrinės dalelės su metalų priemaišomis, kurių dydis yra šiek tiek mažesnis nei 1 µm. Ultravioletinio išnykimo maksimumą galima paaiškinti tuo, kad dulkių grūdelių viduje yra grafito dribsnių, kurių matmenys apie 0,05 × 0,05 × 0,01 µm. Dėl šviesos difrakcijos dalelės, kurios matmenys yra panašūs į bangos ilgį, šviesa yra išsklaidyta daugiausia į priekį. Tarpžvaigždinė absorbcija dažnai sukelia šviesos poliarizaciją, kuri paaiškinama dulkių grūdelių savybių anizotropija (dielektrikų dalelių pailgos formos arba grafito laidumo anizotropija) ir jų tvarkinga orientacija erdvėje. Pastarasis paaiškinamas silpno tarpžvaigždinio lauko veikimu, kuris orientuoja dulkių grūdelius, kurių ilgoji ašis yra statmena lauko linijai. Taigi, stebint tolimų dangaus kūnų poliarizuotą šviesą, galima spręsti apie lauko orientaciją tarpžvaigždinėje erdvėje.

Santykinis dulkių kiekis nustatomas pagal vidutinę šviesos sugertį Galaktikos plokštumoje – nuo ​​0,5 iki kelių žvaigždžių dydžių 1 kiloParsekui regimojoje spektro srityje. Dulkių masė sudaro apie 1% tarpžvaigždinės medžiagos masės. Dulkės, kaip ir dujos, pasiskirsto netolygiai, susidaro debesys ir tankesni dariniai – Globuliai. Rutuliuose dulkės veikia kaip aušinimo veiksnys, užstojančios žvaigždžių šviesą ir išspinduliuojančios infraraudonųjų spindulių energiją, kurią gauna dulkių grūdeliai iš neelastingų susidūrimų su dujų atomais. Dulkių paviršiuje atomai susijungia į molekules: dulkės yra katalizatorius.

S. B. Pikelneris.

Didžioji sovietinė enciklopedija. - M.: Tarybinė enciklopedija. 1969-1978 .

Pažiūrėkite, kas yra „kosminės dulkės“ kituose žodynuose:

Kondensuotos medžiagos dalelės tarpžvaigždinėje ir tarpplanetinėje erdvėje. Remiantis šiuolaikinėmis koncepcijomis, kosminės dulkės susideda iš dalelių, kurių matmenys yra apytiksliai. 1 µm su grafito arba silikato šerdimi. Galaktikoje susidaro kosminės dulkės.... Didysis enciklopedinis žodynas

KOSMINĖS DULKĖS, labai mažos kietosios medžiagos dalelės, randamos bet kurioje Visatos dalyje, įskaitant meteoritų dulkes ir tarpžvaigždinę medžiagą, galinčios sugerti žvaigždžių šviesą ir formuoti tamsius ūkus galaktikose. Sferinis...... Mokslinis ir techninis enciklopedinis žodynas

KOSMINĖS DULKĖS- meteorinės dulkės, taip pat mažiausios medžiagos dalelės, kurios sudaro dulkes ir kitus ūkus tarpžvaigždinėje erdvėje... Didžioji politechnikos enciklopedija

kosminės dulkės- Labai mažos kietosios medžiagos dalelės, esančios kosmose ir krentančios į Žemę... Geografijos žodynas

Kondensuotos medžiagos dalelės tarpžvaigždinėje ir tarpplanetinėje erdvėje. Remiantis šiuolaikinėmis koncepcijomis, kosminės dulkės susideda iš maždaug 1 mikrono dydžio dalelių, kurių šerdis iš grafito arba silikato. Galaktikoje susidaro kosminės dulkės.... enciklopedinis žodynas

Jį erdvėje sudaro dalelės, kurių dydis svyruoja nuo kelių molekulių iki 0,1 mm. Kasmet Žemės planetoje nusėda 40 kilotonų kosminių dulkių. Kosmines dulkes galima atskirti ir pagal astronominę padėtį, pvz.: tarpgalaktinės dulkės, ... ... Vikipedija

kosminės dulkės- kosminės dulkės statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. kosminės dulkės; tarpžvaigždinės dulkės; kosmoso dulkių vok. tarpžvaigždininkas Staubas, m; kosmische Staubteilchen, m rus. kosminės dulkės, f; tarpžvaigždinės dulkės, f pranc. poussière cosmique, f; poussière… … Fizikos terminų žodynas

kosminės dulkės- kosminės dulkės statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Atmosferoje susidarančios meteorinės dulkės. atitikmenys: angl. kosminės dulkės vok. kosmischer Staub, m rus. kosminės dulkės, f... Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

Dalelės, kondensuotos į va tarpžvaigždinėje ir tarpplanetinėje erdvėje. Pagal šiuolaikinį Pagal idėjas, K. p. susideda iš dalelių, kurių matmenys apytiksliai. 1 µm su grafito arba silikato šerdimi. Galaktikoje kosmosas sudaro debesų ir rutuliukų kondensaciją. Skambina...... Gamtos mokslai. enciklopedinis žodynas

Kondensuotos medžiagos dalelės tarpžvaigždinėje ir tarpplanetinėje erdvėje. Susideda iš maždaug 1 mikrono dydžio dalelių su grafito arba silikato šerdimi, galaktikoje formuoja debesis, dėl kurių susilpnėja žvaigždžių skleidžiama šviesa ir... ... Astronomijos žodynas

Knygos

• 99 astronomijos paslaptys, Serdtseva N.. Šioje knygoje slypi 99 astronomijos paslaptys. Atidarykite jį ir sužinokite, kaip veikia Visata, iš ko susidaro kosminės dulkės ir iš kur atsiranda juodosios skylės. . Juokingi ir paprasti tekstai...

Tarpžvaigždinės dulkės yra įvairaus intensyvumo procesų, vykstančių visuose Visatos kampeliuose, produktas, o jų nematomos dalelės pasiekia net Žemės paviršių, skrisdamos mus supančioje atmosferoje.

Jau ne kartą įrodyta, kad gamta nemėgsta tuštumos. Tarpžvaigždinė erdvė, kuri mums atrodo kaip vakuumas, iš tikrųjų užpildyta dujomis ir mikroskopinėmis, 0,01-0,2 mikrono dydžio, dulkių dalelėmis. Šių nematomų elementų derinys sukuria milžiniško dydžio objektus, savotiškus Visatos debesis, galinčius sugerti tam tikrų tipų spektrinę spinduliuotę iš žvaigždžių, kartais visiškai paslėpdami juos nuo žemiškų tyrinėtojų.

Iš ko susidaro tarpžvaigždinės dulkės?

Šios mikroskopinės dalelės turi šerdį, kuri susidaro žvaigždžių dujų apvalkale ir visiškai priklauso nuo jos sudėties. Pavyzdžiui, grafito dulkės susidaro iš anglies žvaigždžių grūdelių, o silikatinės – iš deguonies dalelių. Tai įdomus procesas, trunkantis dešimtmečius: žvaigždės vėsdamos praranda savo molekules, kurios, skrisdamos į kosmosą, susijungia į grupes ir tampa dulkių grūdelio šerdies pagrindu. Tada susidaro vandenilio atomų ir sudėtingesnių molekulių apvalkalas. Esant žemai temperatūrai, tarpžvaigždinės dulkės susidaro ledo kristalų pavidalu. Klaidžiodami po Galaktiką mažieji keliautojai kaitindami netenka dalies dujų, tačiau pasišalinusių molekulių vietą užima naujos molekulės.

Vieta ir savybės

Didžioji dalis dulkių, patenkančių ant mūsų galaktikos, yra sutelkta Paukščių Tako regione. Žvaigždžių fone jis išsiskiria juodų juostelių ir dėmių pavidalu. Nepaisant to, kad dulkių svoris yra nereikšmingas, palyginti su dujų svoriu ir yra tik 1%, jos gali paslėpti nuo mūsų dangaus kūnus. Nors daleles vieną nuo kitos skiria dešimtys metrų, net ir tokiu kiekiu tankiausi regionai sugeria iki 95% žvaigždžių skleidžiamos šviesos. Dujų ir dulkių debesų dydis mūsų sistemoje yra tikrai didžiulis, matuojamas šimtais šviesmečių.

Poveikis stebėjimams

Thackeray rutuliukai daro dangaus plotą už jų nematomą

Tarpžvaigždinės dulkės sugeria didžiąją dalį žvaigždžių spinduliuotės, ypač mėlynojo spektro, ir iškreipia jų šviesą bei poliškumą. Didžiausią iškraipymą patiria trumpos bangos iš tolimų šaltinių. Mikrodalelės, sumaišytos su dujomis, matomos kaip tamsios dėmės Paukščių Take.

Dėl šio faktoriaus mūsų Galaktikos šerdis yra visiškai paslėpta ir pasiekiama stebėti tik infraraudonaisiais spinduliais. Debesys su didele dulkių koncentracija tampa beveik neskaidrūs, todėl viduje esančios dalelės nepraranda savo ledinio apvalkalo. Šiuolaikiniai tyrinėtojai ir mokslininkai mano, kad būtent jie, sulipę kartu, sudaro naujų kometų branduolius.

Mokslas įrodė dulkių granulių įtaką žvaigždžių formavimosi procesams. Šiose dalelėse yra įvairių medžiagų, įskaitant metalus, kurios veikia kaip daugelio cheminių procesų katalizatoriai.

Mūsų planeta kasmet didina savo masę dėl krintančių tarpžvaigždinių dulkių. Žinoma, šios mikroskopinės dalelės yra nematomos, o norėdami jas rasti ir ištirti, jos tyrinėja vandenyno dugną ir meteoritus. Tarpžvaigždinių dulkių surinkimas ir pristatymas tapo viena iš erdvėlaivių ir misijų funkcijų.

Kai didelės dalelės patenka į Žemės atmosferą, jos praranda savo apvalkalą, o mažos dalelės metų metus nematomai sukasi aplink mus. Kosminės dulkės yra visur ir panašios visose galaktikose; astronomai reguliariai stebi tamsius bruožus tolimų pasaulių veiduose.