Падающие звёзды
Это происходило в 1969 г. на севере Сибири. Позади остались тысячи километров дороги от Ленинграда до Хатанги. Уже два часа вертолёт шёл над тундрой — то зелёной, болотистой, то рыжей, каменистой. До цели оставалось совсем немного. Наконец внизу показалась огромная округлая котловина — сотня километров в поперечнике и полкилометра глубиной. Редкий лиственничный лес да болота на дне, скалистые обрывы поднимаются над широкими петлями реки Попигай, пересекающей котловину по пути к океану.
Вертолёт приземлился. Геологи выгрузили своё снаряжение, продукты, надувные лодки... Началась работа, приносившая всё новые сюрпризы и загадки — почему земные пласты лежат так странно, нарушая «привычные правила»; почему они так раздроблены, а местами оплавлены и разрушены непонятно какой (но ясно, что огромной!) силой. Несколько лет подряд работала экспедиция. Приезжая домой, учёные тщательно исследовали в лабораториях привезённые образцы горных пород. И наконец пришли к выводу — здесь, на севере Сибири, около 39 млн лет назад на Землю упал гигантский метеорит массой примерно 1 млрд т, достигавший 1—1,5 км в поперечнике. Так была открыта одна из самых крупных «звёздных ран» на Земле — Попигайский метеоритный кратер.
Раньше никто и не думал, что при падении крупного метеорита может образоваться многокилометровая воронка. Даже после того как в конце XIX в. выяснили, что котловина Метеор в штате Аризона (США) — 1220 м в поперечнике и 184 м глубиной — возникла при ударе железного метеорита, образование более крупных воронок (имеющих десятки и сотни километров в поперечнике) просто не обсуждалось. Оно считалось невозможным.
И только в 50-х гг. XX в., когда начали делать фотосъёмку Земли с самолётов, были обнаружены огромные — 10, 20, 30, 70 км в поперечнике — котловины (занятые обычно озёрами), образовавшиеся при ударах гигантских метеоритов. Сейчас известны ещё более крупные кратеры — до 180 км в диаметре, и нет сомнений, что могут быть найдены и значительно большие. К концу 60-х гг. их было известно немного, всего около 50. Геологи только учились различать метеоритные кратеры среди других геологических образований на Земле, только начинали сравнивать их с такими же кольцами на других планетах, делали первые попытки понять, как они образовались.
Люди давно наблюдают так называемые «падающие звёзды». На самом деле кратковременные вспышки, появляющиеся и гаснущие на ночном небе, — это следы движения в атмосфере твёрдых частичек из космоса. Более крупные частицы, не успев сгореть, падают на землю, — это метеориты. Во многих дошедших до нас письменных свидетельствах описаны случаи падения с неба камней и железных глыб. Однако далеко не все соглашались с тем, что эти рассказы и предания правдивы.
Решающее доказательство того, что многие легенды о «падающих с неба камнях», «огненных стрелах» и других подобных явлениях основаны на реальных (хотя и давних) событиях, было получено в начале 30-х гг. XX в.
Давным-давно у арабских племён, живших на Аравийском полуострове, существовала легенда о том, что в урочище Эль-Хадида пустыни Рубэль-Хали есть «развалины нечестивого города, сожжённого небесным огнём». Населявшие это место люди прогневили, если верить легенде, богов, и огненная стрела уничтожила дерзких нечестивцев. В 1932 г. английский исследователь Г. Филби отправился проверять эту легенду. Добравшись до цели, он обнаружил, что никаких развалин города нет: среди невысоких пологих холмов располагались четыре небольших метеоритных кратера (самый крупный из них имел всего 100 м в диаметре), частично занесённые песками пустыни и окружённые глыбами шлака и стекла, оторвавшихся при ударе метеорита. Позднее были найдены обломки железного метеорита. По сферическим стекловидным частицам, представляющим собой оплавленные породы, радиохимическим методом было определено время падения метеорита — примерно 6,5 тыс. лет назад. В то время Аравийский полуостров уже был заселён людьми. Они видели огненный след в небе, а обнаружив шлак, стёкла, обломки пород вокруг воронок и передавая рассказ о событии из поколения в поколение, донесли до наших дней легенду, которая вдохновила экспедицию Филби.
Метеоритные кратеры на Земле (их сейчас известно около 170, и каждый год находят 2—5 новых) интенсивно изучаются учёными разных стран. Поэтому можно представить себе общую картину и многие подробности этого красивого и одновременно страшного процесса — образования метеоритных кратеров.
Результат столкновения с Землёй космических тел (астероидов и их осколков — метеоритов, а также комет) зависит от массы этих тел, скорости их движения относительно Земли и угла, под которым происходит соударение. Все эти величины бывают очень разными. Масса тел может быть от долей грамма до многих миллиардов тонн, размеры этих тел — от долей миллиметра до нескольких километров в поперечнике. Скорости соударения могут быть от почти нулевых до 70 км/с. Так, например, метеорит Гоба (весом 60 т), обнаруженный в Намибии, лежит на поверхности без каких-либо следов повреждения почвы вокруг него. Углы встречи тоже меняются от нескольких градусов до 90°. В этом отношении показательно кратерное поле Рио-Кварто в Аргентине, где на площади 30 км2 обнаружено восемь «шрамов» — вытянутых следов от удара метеорита. Самый крупный из них имеет длину 4,5 км, ширину 1,1 км, а глубину всего 7 м. Метеорит, оставивший эти полосы, упал не позже чем 10 тыс. лет назад. Эксперимент показал, что угол падения относительно Земли составил от 5 до 8°.
При столкновении метеорита с Землёй возникает ударная волна, которая сжимает и дробит горные породы. Высвобождающаяся энергия • нагревает, частично плавит и даже испаряет их!
При малых скоростях (до 3 км/с) метеорит образует ямку или небольшую воронку (до 100 м в поперечнике), окружённую выброшенными обломками местной породы и самого метеорита без признаков плавления. Такой метеорит упал 17 мая 1990 г. в 23 ч 20 мин по местному времени в полутора километрах северо-западнее совхоза «Стер л итамакский» (Башкирия). На только что засеянном пшеничном поле образовалась воронка диаметром 10 м и глубиной 4,5—5 м, окружённая валом высотой 0,6—1 м. В кратере и вокруг него было собрано много обломков космического железа весом от долей грамма до 6,6 кг. По этим обломкам и размерам воронки определили, что размер метеорита до удара был около 1 м в поперечнике.
Если скорость метеорита превышает 3 км/с, то породы не только дробятся, но частично плавятся и частично испаряются. В этих случаях образуются воронки гораздо больших размеров. Это и есть гигантские метеоритные кратеры, которые американский геолог Роберт Дитц в 1960 г. предложил называть астроблемамщ что в переводе с греческого означает «звёздная рана».
Огромные размеры «звёздных ран» (примерно четвёртая их часть имеет от 16 до 180 км в поперечнике) связаны с тем, что при больших скоростях падение метеорита сопровождается взрывом. Громадная кинетическая энергия (т.е. энергия движения) метеорита на 40—60% и более превращается в тепло, и это приводит к испарению части пород. Очень приблизительно можно представить соотношение обломков, расплавленного вещества (расплава) и пара как 100 : 10 : 1. Это значит, что при образовании крупных (десятки километров в диаметре) астроблем выделялись десятки кубических километров пара, сотни и даже тысячи кубических километров расплава, десятки и сотни тысяч кубических километров обломков. Чтобы представить, как много энергии выделяется при ударе метеорита, можно сравнить её с энергией химических взрывчатых веществ: на один грамм веса метеорита выделяется в 100—1000 раз больше энергии, чем на один грамм веса химического взрывчатого вещества. По количеству выделяемой энергии удары метеоритов больше похожи на ядерные взрывы, чем на химические.
В месте соударения действует давление до 10 млн атмосфер, а температура здесь превышает 10 000е С. Это давление больше чем в 7 раз превышает давление в центре" Земли! Породы преобразуются, изменяясь совершенно необычным образом. Возникают такие породы и минералы, которые на Земле вообще не могут появиться при обычных условиях.
Обломки разного размера и струи кипящего расплавленного вещества выбрасываются за пределы кратера на расстояние одного-двух радиусов от его границ. Мелкие капли расплава улетают за сотни километров от кратера и, застывая, образуют россыпи стеклянных шариков и вытянутых струеобразных капель, изумляющих необычностью формы, цвета и свойств. Их называют тектитами. Небольшая часть выбросов разгоняется до 30 км/с и более. Она способна даже преодолеть притяжение планеты и уйти в космос! Облака пара поднимаются высоко в атмосферу Земли и рассеиваются на громадные расстояния. Пар медленно остывает и превращается в стеклянные шарики. Сколько раз их находили там, где нет ни вулканов, ни метеоритных кратеров. Сколько раз они ставили в тупик геологов, изучающих древние осадочные породы.
Образование метеоритного кратера происходит в десятки и сотни миллиардов раз быстрее, чем какие-либо другие геологические процессы на Земле (извержения вулканов, землетрясения). Воронка кратера, имеющая десятки километров в поперечнике, образуется за несколько десятков секунд или буквально за считанные минуты.
Очень большая скорость процессов принципиально отличает метеоритный удар от иных земных катастроф. Энергия метеоритного удара при образовании кратера диаметром 30—80 км мало отличается от энергии катастрофических землетрясений (например, в Ашхабаде в 1948 г., в Армении в 1988 г.) или вулканических взрывов (например, вулкана Безымянный на Камчатке в 1956 г., вулкана Кракатау в Индонезии в 1883 г. и др.)* Однако в отличие от землетрясений и извержений при ударе метеорита вся энергия выделяется мгновенно и за время в 10 тыс. раз более короткое.
«Звёздные раны» Земли, возникающие при таких сильных столкновениях, имеют разные форму и размеры в зависимости от силы удара. Небольшие (до 3—8 км диаметром) представляют собой чашеобразные углубления, окружённые валом. Глубина их составляет около 1/3 диаметра. Примерами таких простых кратеров являются кратер Каали в Эстонии (его диаметр 100 м, возраст около 3,5 тыс. лет), Метеор в США (диаметр 1220 м, возраст примерно 50 тыс. лет), Шунак в Казахстане (диаметр 2,5 км, возраст около 12 млн лет) и др.
Эти астроблемы простого строения составляют 55—60% от общего числа выявленных сейчас на Земле. Более крупные астроблемы имеют и более сложное внутреннее строение. Во-первых, они сравнительно менее глубокие и чем больше их диаметр, тем меньше относительная глубина — от 1/3 диаметра (как это было у простых кратеров) она уменьшается до 1/10 и даже до 1/30—1/50 диаметра. Во-вторых, в центре воронки в них обязательно имеется центральное поднятие (центральная горка) — очень крутая возвышенность, поднимающаяся над дном кратера иногда до уровня вала. Древние кратеры заполнены осадками (озёрными или морскими) или даже перекрыты ими так, что сверху не видно ничего необычного. Только специальные исследования позволяют представить всю сложность внутреннего строения гигантских астроблем, таких, как Пу-чеж-Катункская (диаметр 80 км, возраст около 200 млн лет), расположенная в 100 км к северу от Нижнего Новгорода; Попигайская (диаметр 100 км, возраст 39—40 млн лет), находящаяся в 700—800 км к востоку-северо-востоку от Норильска; Чиксулуб в Мексике (диаметр 180 км, возраст около 65 млн лет).
Поэтому «звёздных ран» на Земле известно мало — всего около 170 — по сравнению с другими планетами Солнечной системы, где их количество измеряется многими сотнями и даже тысячами.
Постоянная ссылка на страницу: http://pochemy.net/?n=1209
Случайная статья
