Из чего состоит метеорит «Челябинск»?

В кусочке “каменного пришельца“ физики ННГУ обнаружили уникальные нанокристаллы

15.05.2013 в 12:09, просмотров: 7328

Нижегородским физикам удалось заполучить для исследования маленький кусочек метеорита, упавшего на Челябинск этой зимой. В научно-образовательном центре «Физика твердотельных наноструктур» Нижегородского госуниверситета им. Н.И. Лобачевского была исследована атомная структура крошечного фрагмента космического тела. В ходе исследования нижегородскими учеными обнаружены редчайшие для метеоритов нанокристаллические структурные включения.

Из чего состоит метеорит «Челябинск»?
Кусочек метеорита «Челябинск» был препарирован инженером кафедры Натальей Малехоновой

Объект внеземного происхождения

Мелкие фрагменты космического тела привез в Нижний Новгород для исследования старший преподаватель Южно-Уральского государственного университета ученый-физик Алексей Горшков. Вскоре после падения на Челябинскую область космического тела он вместе с тамошними студентами и школьниками отправился на поиски остатков метеорита. Маленькие оплавленные осколки «звездного пришельца» участники экспедиции обнаружили глубоко утопленными в снег, недалеко от озера Чебаркуль, между поселками Еманжелинка и Зауральским Челябинской области.

Из досье “МК“
Утром 15 февраля 2013 года жители ряда регионов Урала наблюдали полет болида, после чего произошли вспышка и мощный взрыв. Ударная волна повредила здания и выбила множество стекол в Челябинске, более тысячи человек пострадали. Экспедиция Уральского федерального университета обнаружила в районе озера Чебаркуль частицы метеорита.

Из нескольких фрагментов челябинского метеорита, предложенных ученым Уральского госуниверситета Алексеем Горшковым, нижегородские физики отобрали для изучения самый крошечный кусочек. Почему? Да потому, что в процессе физико-химического исследования любого объекта ученые фактически полностью уничтожают предоставленный им материал.

Встает вопрос: почему же собственно именно нижегородским ученым из ННГУ предоставили для исследования фрагмент космического объекта, взорвавшегося над территорией Челябинской области 15 февраля? А дело в том, что лаборатории физического факультета ННГУ оснащены достойным оборудованием, на котором проводятся всевозможные исследования, необходимые для развития современных нанотехнологий – рассказали «МК в Нижнем» инженеры кафедры физики полупроводников и оптоэлектроники (ФПО).

Из нескольких фрагментов челябинского метеорита нижегородские физики отобрали для изучения самый крошечный кусочек.
Начало научной работы по изучению челябинского метеорита было согласовано с заведующим кафедры ФПО, руководителем «Лаборатория высокоразрешающей просвечивающей электронной микроскопии» профессором Дмитрием Павловым. Затем кусочек метеорита «Челябинск» был препарирован инженером кафедры Натальей Малехоновой. Из этого кусочка космического тела, размером примерно 4×7 мм был высверлен и выпилен маленький диск диаметром 3 мм и толщиной меньше 50 нанометров. Что только с этим ПЭМ-диском дальше не делали! Как в шутку сказала Наталья, метеорит и сверлили, и пилили, и шкурили, и даже травили. Говоря же серьезно, по технологии препарирования этот маленький фрагментик «космического пришельца» физики сверлили ультразвуковым сверлом, пилили, а после этого травили ионами аргона до придания ему необходимой толщины. Только после этого образец был передан в лабораторию, где физики-микроскописты инженеры Александр Бобров и Алексей Пирогов с помощью уникального японского просвечивающего электронного микроскопа провели исследование, в том числе изучили атомную структуру «космического гостя».

С помощью специального рентгеновского детектора, смонтированного на микроскоп, ученые провели подробный химический анализ метеорита. Этот анализ позволил проверить исследуемый объект на подлинность, дабы убедиться, что это не какой-то там земной камешек. Далее нижегородские ученые изучили химический состав отданного им образца и сравнили результаты с данными, полученными ранее коллегами из Новосибирского научно-исследовательского института. Напомним, что новосибирские ученые с помощью сканирующего электронного микроскопа провели подробный химический анализ фрагментов метеорита и определили, что челябинский осколок относится к типу «хондритов LL5» (таких метеоритов относительно мало, в потоке обыкновенных хондритов их всего около 2%). К аналогичному заключению – что исследуемый объект внеземного происхождения – пришли и нижегородские ученые.

Метеорит старше Земли?

Вместе с тем, сотрудники научно-образовательного центра «Физика твердотельных наноструктур» сделали уникальные открытия, исследуя космическое тело. Преобладающие элементы челябинского метеорита – кислород, магний, кремний, сера, железо и никель. Однако в аморфной матрице каменного “пришельца“ нижегородские исследователи обнаружили нанокристаллические включения ферроперикласса размером от 3 до 15 нанометров, в которых присутствуют медь и цинк. Это весьма необычно для метеоритов.

В аморфной матрице каменного “пришельца“ ученые обнаружили нанокристаллические включения ферроперикласса размером от 3 до 15 нанометров, в которых присутствуют медь и цинк.
В настоящее время ученые всего мира пытаются получить из полупроводниковых материалов подобные нанокристаллы, в которых проявляются квантоворазмерные эффекты и наблюдается люминесценция (нетепловое свечение вещества). Для этого физики создают в лабораториях разнообразные экстремальные условия. Проще говоря, для формирования нанокристаллов на изучаемые объекты должны воздействовать очень высокие температура и давление. Однако добиться этого искусственным путем пока не удается.

Изучая же этот маленький кусочек метеорита «Челябинск», нижегородские ученые увидели под микроскопом, что его фрагмент содержит нанокристаллы идеальной сферической формы. А это свидетельствует о том, что на космическое тело когда-то воздействовали высочайшие температуры и колоссальное давление. Поэтому физики из нижегородского госуниверситета считают, что такие нанокристаллы могли образоваться в метеорите во время его формирования много миллионов лет назад или во время следования по своей орбите впоследствии. Не исключена также версия и о том, что уникальные нанокристаллы сформировались в момент взрыва над Землей 15 февраля. Напомним, мощность взрыва тогда составила около 400 килотонн в тротиловом эквиваленте.

Нижегородских физиков из ННГУ заинтересовали вопросы: при каких же собственно условиях, как и почему были сформированы нанообъекты, а также что повлияло на их кристаллизацию в структуре метеорита «Челябинск». К сожалению, пока этот вопрос остается открытым. Однако физики из ННГУ считают, что медь и цинк, найденные в челябинском метеорите и почти отсутствующие в обыкновенных хондритах, ранее упавших на Землю, могут являться катализаторами в формировании нанокристаллов.