Из чего состоит метеорит «Челябинск»?

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).

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 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.