Железные (группа IIE) и каменные метеориты (хондриты H-группы) могут происходить из одного и того же астероида, внутренняя часть которого расплавилась и, разделившись на ядро и мантию, кристаллизовалась. К таким выводам пришли ученые подведомственного Минобрнауки России Института геохимии и аналитической химии (ГЕОХИ) им. В.И. Вернадского РАН, которые совместно c зарубежными коллегами исследовали необычные железные метеориты, содержащие включения силикатных минералов.
Хондриты — это примитивные каменные метеориты, состоящие из мелкокристаллической матрицы и округлых образований — хондр. Такие космические объекты очень маленькие, от одного до нескольких миллиметров, и они не испытали плавления после аккреции (слипания пыли, хондр и их обломков в более крупные тела) родительского астероида.
«Мы обнаружили, что источником металла стало ядро некогда горячего астероида, а источником силикатных включений этих метеоритов — его нерасплавленная оболочка. При этом состав силикатных включений наследует особенности, характерные для обыкновенных хондритов Н-группы, то есть типичных каменных метеоритов. Примечательно, что железные метеориты группы IIE являются редкими: на сегодняшний день во всем мире их обнаружено всего 22, три из которых были найдены на территории России. Они несут явные химические признаки образования при кристаллизации жидкого металлического ядра в недрах небольшой планеты. То, что они состоят из мелких кристаллов никелистого железа, говорит о высокой скорости остывания металла, которая невозможна в горячем, медленно теряющем тепло ядре, окруженном толстой силикатной оболочкой», — сообщила научный сотрудник лаборатории метеоритики и космохимии ГЕОХИ РАН, кандидат геолого-минералогических наук Светлана Теплякова.
Установленное ранее сходство содержаний изотопов молибдена и меди в металле метеоритов IIE и в H-хондритах указало исследователям на то, что присутствие включений Н-хондритов в металле не случайно: эти два типа вещества могут происходить из одного родительского тела, которое исходно, до того как было расплавлено, состояло из H-хондритового вещества. Внутренняя часть астероида, расплавленная за счет тепла распада радиоактивных изотопов алюминия и железа, разделилась на металлическое ядро и силикатную мантию и кристаллизовалась при охлаждении, а внешняя оболочка оставалась холодной и сохранила состав Н-хондрита.
Именно эту гипотезу и подтвердили высокоточные химические анализы пяти железных метеоритов и компьютерная модель, имитирующая распределение родственных железу редких химических элементов между растущими кристаллами железа и окружающим жидким Fe-Ni-S-расплавом в медленно остывающем ядре. Затем юная планета возрастом всего лишь в пару миллионов лет столкнулась с одной из тысяч малых планет, обращавшихся вокруг молодого Солнца, и большая ее часть была разрушена, а металлическое ядро оказалось на поверхности, обращенной в открытый космос. Непрестанная бомбардировка металлической поверхности небольшими астероидами приводила к повторному плавлению металла в ударных кратерах, смешиванию расплава с хондритовыми обломками внешней коры и быстрому застыванию металла, что привело к образованию железных метеоритов, пояснили ученые ГЕОХИ РАН.
Этот сценарий полностью согласуется с результатами измерений различных параметров железных метеоритов и, вероятно, мог иметь место и на других малых планетах железокаменного состава, испытавших внутреннее плавление. Об этом в скором времени поведают готовящиеся к путешествию в пояс астероидов автоматические космические аппараты.
Результаты опубликованы в одном из ведущих международных научных изданий в области метеоритики и космохимии.