KOSMISCHE MATERIE AUF DER OBERFLÄCHE DER ERDE

Leider eindeutige Kriterien zur Raumunterscheidungchemische Substanz aus Formationen, die ihr in ihrer Form nahe stehenterrestrischer Ursprung ist noch nicht entwickelt. DeshalbDie meisten Forscher ziehen es vor, nach dem Weltraum zu suchencal-Partikel in Gebieten entfernt von Industriezentren.Aus dem gleichen Grund sind der Hauptgegenstand der Forschungsphärische Teilchen, und das meiste Material mitunregelmäßige Form fällt in der Regel aus dem Blickfeld.In vielen Fällen wird nur der magnetische Anteil analysiert.sphärische Partikel, für die es jetzt die meisten gibtvielseitige Informationen.

Die günstigsten Objekte für die Weltraumsuchewelche Stäube sind Tiefseesedimente / aufgrund der geringen GeschwindigkeitSedimentation /, sowie polare Eisschollen, ausgezeichnetZurückhalten aller Materie, die sich aus der Atmosphäre absetztObjekte sind praktisch frei von industrieller Verschmutzungund vielversprechend für den Zweck der Schichtung, die Untersuchung der Verteilungkosmischer Materie in Zeit und Raum. Durchdie Bedingungen der Sedimentation sind ihnen nahe und die Anhäufung von Salz, letztere sind auch insofern bequem, als sie es leicht zu isolieren machengewünschten Stoff.

Sehr erfolgsversprechend kann die Suche nach dispergierten seinkosmische Materie in Torfablagerungen.Es ist bekannt, dass der jährliche Zuwachs von Hochmoormooren istca. 3-4 mm pro Jahr und die einzige Quellemineralische Nahrung für die Vegetation von Hochmooren istMaterie, die aus der Atmosphäre fällt.

RaumStaub aus Tiefseesedimenten

Eigentümlich rot gefärbte Tone und Schlicke, die aus Resten bestehenKami von silikatischen Radiolarien und Diatomeen bedecken 82 Millionen km 2Meeresboden, der ein Sechstel der Oberfläche ausmachtunser Planet. Ihre Zusammensetzung nach S.S. Kuznetsov ist wie folgt insgesamt: 55 % SiO 2 ;16% Al 2 Ö 3 ;9% F eO und 0,04 % Ni und so leben in einer Tiefe von 30-40 cm Fischzähneim Tertiär dar. Dies lässt darauf schließenSedimentationsrate beträgt ca. 4 cm proeine Million Jahre. Aus Sicht des irdischen Ursprungs die ZusammensetzungTone sind schwer zu interpretieren Hoher Gehaltin ihnen ist Nickel und Kobalt Gegenstand zahlreicherForschung und wird mit der Einführung des Weltraums in Verbindung gebrachtMaterial / 2.154.160.163.164.179/. Wirklich,Nickel Clark beträgt 0,008 % für die oberen Horizonte der ErdeRinde und 10 % für Meerwasser /166/.

Außerirdische Materie in Tiefseesedimenten gefundenzum ersten Mal von Murray während der Expedition auf der Challenger/1873-1876/ /die sogenannten "Murray Space Balls"/.Etwas später nahm Renard daraufhin ihr Studium aufErgebnis davon war die gemeinsame Arbeit an der Beschreibung des FundesMaterial /141/ Die entdeckten Weltraumkugeln gehören dazuauf zwei Arten gepresst: Metall und Silikat. Beide Typenbesaßen magnetische Eigenschaften, die eine Anwendung ermöglichtenum sie vom Sedimentmagneten zu isolieren.

Spherulla hatte eine regelmäßige runde Form mit einem Durchschnittmit einem Durchmesser von 0,2 mm. In der Mitte der Kugel formbarein Eisenkern, der oben mit einem Oxidfilm bedeckt ist.Kugeln, Nickel und Kobalt wurden gefunden, die es ermöglichten auszudrückenVermutung über ihren kosmischen Ursprung.

Silikatkügelchen sind es normalerweise nicht habe gehabt strenge Sphäreric-Form / sie können Sphäroide genannt werden /. Ihre Größe ist etwas größer als die aus Metall, der Durchmesser reicht 1mm . Die Oberfläche hat eine schuppige Struktur. mineralogischDie Zusammensetzung der Queues ist sehr einheitlich: Sie enthalten Eisen-Magnesiumsilikate-Olivine und Pyroxene.

Umfangreiches Material zur kosmischen Komponente der Tiefe Sedimente, die von einer schwedischen Expedition auf einem Schiff gesammelt wurden"Albatros" in den Jahren 1947-1948. Seine Teilnehmer nutzten die AuswahlBodensäulen bis zu einer Tiefe von 15 Metern, die Untersuchung der erhaltenenEine Reihe von Werken sind dem Material gewidmet / 92,130,160,163,164,168/.Die Proben waren sehr reichhaltig: Petterson weist darauf hin1 kg Sediment macht mehrere hundert bis mehrere aus tausend Kugeln.

Alle Autoren stellen eine sehr ungleichmäßige Verteilung festBälle sowohl entlang des Abschnitts des Meeresbodens als auch entlang dessenBereich. Zum Beispiel Hunter und Parkin /121/, nachdem sie zwei untersucht habenTiefseeproben von verschiedenen Orten im Atlantischen Ozean,fand heraus, dass einer von ihnen fast 20-mal mehr enthältKügelchen als die anderen Sie erklärten diesen Unterschied durch ungleichSedimentationsraten in verschiedenen Teilen des Ozeans.

In den Jahren 1950–1952 wurde die dänische Tiefseeexpedition eingesetztNil zum Sammeln von kosmischer Materie in den Bodensedimenten des Ozeans Magnetrechen - ein Eichenbrett mit festem GriffEs hat 63 starke Magnete. Mit Hilfe dieses Geräts wurden etwa 45.000 m 2 der Oberfläche des Meeresbodens durchkämmt.Unter den magnetischen Teilchen, die eine wahrscheinliche kosmische habenHerkunft werden zwei Gruppen unterschieden: schwarze Kugeln mit Metallmit oder ohne persönliche Kerne und braune Kugeln mit Kristallpersönliche Struktur; erstere sind selten größer als 0,2mm , sie sind glänzend, mit glatter oder rauer Oberflächeness. Darunter befinden sich verschmolzene Exemplareungleiche Größen. Nickel undKobalt, Magnetit und Schreibersit sind in der mineralogischen Zusammensetzung häufig.

Kugeln der zweiten Gruppe haben eine kristalline Strukturund sind braun. Ihr durchschnittlicher Durchmesser beträgt 0,5mm . Diese Kügelchen enthalten Silizium, Aluminium und Magnesium undhaben zahlreiche transparente Einschlüsse von Olivin oderPyroxene /86/. Die Frage nach dem Vorhandensein von Kugeln in BodenschluffenDer Atlantische Ozean wird auch in /172a/ behandelt.

RaumStaub aus Böden und Sedimenten

Der Akademiker Vernadsky schrieb, dass kosmische Materie ständig auf unserem Planeten abgelagert wird.pial Gelegenheit, es überall auf der Welt zu findenDies ist jedoch mit gewissen Schwierigkeiten verbunden,was zu folgenden Hauptpunkten führen kann:

1. Menge an abgelagerter Materie pro Flächeneinheitsehr wenig;
2. Bedingungen für die Erhaltung von Kügelchen für eine lange Zeitdie Zeit ist noch unzureichend erforscht;
3. Es besteht die Möglichkeit von industriellen und vulkanischen Umweltverschmutzung;
4. es ist unmöglich, die Rolle der Umlagerung des bereits Gefallenen auszuschließenSubstanzen, wodurch es an einigen Stellen geben wirdAnreicherung wird beobachtet, und in anderen - Erschöpfung des Kosmos Material.

Scheinbar optimal für die PlatzerhaltungMaterial ist eine sauerstofffreie Umgebung, insbesondere SchwelenNess, ein Ort in Tiefseebecken, in AkkumulationsgebietenTrennung von Sedimentmaterial mit schneller Entsorgung von Stoffen,sowie in Sümpfen mit reduzierender Umgebung. Die meistenwahrscheinlich mit kosmischer Materie angereichert als Ergebnis der Wiederablagerung in bestimmten Bereichen von Flusstälern, wo normalerweise ein großer Teil mineralischer Sedimente abgelagert wird/ Offensichtlich kommt nur der Teil der Ausgefallenen hierhereine Substanz, deren spezifisches Gewicht größer als 5/ ist. Es ist möglich, dassim Finale findet auch eine Anreicherung mit dieser Substanz stattGletschermoränen, am Grund von Bergseen, in Gletschergruben,wo sich Schmelzwasser ansammelt.

In der Literatur gibt es Informationen über Funde während der SchlikhovKügelchen bezogen auf Raum /6,44,56/. im AtlasSeifenmineralien, herausgegeben vom Staatlichen Verlag für Wissenschaft und TechnikLiteratur von 1961 werden Kügelchen dieser Art zugeordnetMeteoriten Von besonderem Interesse sind die Funde des Weltraumsetwas Staub in alten Felsen. Die Werke dieser Richtung sindwurden in letzter Zeit von mehreren Seiten sehr intensiv untersuchtTel. Also, Kugelstundentypen, magnetisch, Metall

und glasig, ​​der erste mit dem für Meteoriten charakteristischen AussehenManstettenfiguren und hoher Nickelgehalt,beschrieben von Shkolnik in der Kreide, Miozän und PleistozänFelsen von Kalifornien /177,176/. Spätere ähnliche Fundewurden in den Gesteinen der Trias in Norddeutschland hergestellt /191/.Croisier, der sich zum Ziel gesetzt hat, den Raum zu studierenBestandteil alter Sedimentgesteine, untersuchte Probenvon verschiedenen Orten/Gebiet von New York, New Mexico, Kanada,Texas / und verschiedene Zeitalter / vom Ordovizium bis einschließlich Trias /. Unter den untersuchten Proben befanden sich Kalksteine, Dolomite, Tone, Schiefer. Überall fand der Autor Kügelchen, die offensichtlich nicht der Industrie zugeschrieben werden können.Umweltverschmutzung und höchstwahrscheinlich kosmischer Natur. Croisier behauptet, dass alle Sedimentgesteine ​​kosmisches Material enthalten, und die Anzahl der Kügelchen istreicht von 28 bis 240 pro Gramm. Partikelgröße in den meistenin den meisten Fällen passt es in den Bereich von 3µ bis 40µ undihre Anzahl ist umgekehrt proportional zur Größe /89/.Daten über Meteorstaub in den kambrischen Sandsteinen Estlandsteilt Wiiding mit /16a/.

In der Regel begleiten Kügelchen Meteoriten und sie werden gefundenan Einschlagstellen, zusammen mit Meteoritentrümmern. VorherAlle Kugeln wurden auf der Oberfläche des Braunauer Meteoriten gefunden/3/ und in den Kratern von Hanbury und Vabar /3/, später ähnliche Formationen zusammen mit einer großen Anzahl von unregelmäßigen PartikelnFormen, die in der Nähe des Arizona-Kraters gefunden wurden /146/.Eine solche fein verteilte Substanz wird, wie oben bereits erwähnt, üblicherweise als Meteoritenstaub bezeichnet. Letzteres wurde in den Werken vieler Forscher ausführlich untersucht.Anbieter sowohl in der UdSSR als auch im Ausland /31,34,36,39,77,91,138.146.147.170-171.206/. Am Beispiel der Arizona-Kügelchenes wurde gefunden, dass diese Teilchen eine durchschnittliche Größe von 0,5 mm habenund bestehen entweder aus mit Goethit verwachsenem Kamazit oder ausabwechselnd Schichten aus Goethit und Magnetit mit dünnen bedeckteine Schicht aus Silikatglas mit kleinen Quarzeinschlüssen.Charakteristisch ist der Gehalt an Nickel und Eisen in diesen Mineralienvertreten durch die folgenden Nummern:

Mineral Eisen Nickel
Kamazit 72-97% 0,2 - 25%
Magnetit 60 - 67% 4 - 7%
Goethit 52 - 60% 2-5%

Nininger /146/ gefunden in Arizona Kugeln eines Minerals-ly, charakteristisch für Eisenmeteorite: Kohenit, Steatit,schreibersite, troilite. Der Nickelgehalt wurde gefundenim Durchschnitt 1 7%, was im Allgemeinen mit den Zahlen übereinstimmt , empfangen-Nym Reinhard /171/. Zu beachten ist die Verteilungfeines Meteoritenmaterial in der NäheDer Meteoritenkrater von Arizona ist sehr uneben.Die wahrscheinliche Ursache dafür ist anscheinend entweder der Wind,oder ein begleitender Meteorschauer. MechanismusDie Bildung von Arizona-Kügelchen besteht laut Reinhardt ausplötzliche Erstarrung von flüssigem FeinmeteoritenSubstanzen. Andere Autoren /135/ weisen daneben eine Definition zuzum Zeitpunkt des Sturzes gebildete geteilte KondensationsstelleDämpfe. Im Laufe des Studiums wurden im Wesentlichen ähnliche Ergebnisse erzieltWerte fein verteilter meteoritischer Materie in der RegionFallout des Sikhote-Alin-Meteorschauers. E. L. Krinov/35-37.39/ unterteilt diese Substanz in die folgende Hauptgruppe Kategorien:

1. Mikrometeoriten mit einer Masse von 0,18 bis 0,0003 g, mitRegmaglypten und schmelzende Rinde / sollten streng unterschieden werdenMikrometeoriten nach E.L. Krinov von Mikrometeoriten im VerständnisWhipple Institute, das oben besprochen wurde/;
2. Meteorstaub - meist hohl und porösMagnetitpartikel, die als Ergebnis des Spritzens von Meteoritenmaterial in die Atmosphäre gebildet wurden;
3. Meteoritenstaub - ein Produkt der Zerkleinerung fallender Meteoriten, bestehend aus spitzwinkligen Fragmenten. In mineralogischDie Zusammensetzung des letzteren umfasst Kamazit mit einer Beimischung von Troilit, Schreibersit und Chromit.Wie im Fall des Arizona-Meteoritenkraters die Verteilungdie Verteilung der Materie über die Fläche ist ungleichmäßig.

Krinov betrachtet Kügelchen und andere geschmolzene Partikel als Produkte der Meteoritenablation und zitiertFunde von Fragmenten des letzteren mit daran haftenden Kugeln.

Bekannt sind auch Funde am Ort des Einschlags eines SteinmeteoritenRegen Kunaschak /177/.

Die Frage der Verteilung verdient eine besondere Diskussion.kosmischer Staub in Böden und anderen natürlichen ObjektenBereich des Falls des Tunguska-Meteoriten. Tolle Arbeit dabeiRichtung wurden 1958-65 durch Expeditionen durchgeführtKomitee für Meteoriten der Akademie der Wissenschaften der UdSSR der Sibirischen Abteilung der Akademie der Wissenschaften der UdSSR Es wurde gegründet, dassin den Böden sowohl des Epizentrums als auch der davon entfernten OrteEntfernungen von bis zu 400 km oder mehr, werden fast ständig erfasstMetall- und Silikatkugeln mit einer Größe von 5 bis 400 Mikron.Darunter sind glänzend, matt und rauStundentypen, regelmäßige Kugeln und HohlkegelDabei werden metallische und silikatische Partikel miteinander verschmolzenFreund. Nach K. P. Florensky /72/ sind die Böden der Epizentralregion/ interfluve Khushma - Kimchu / enthalten diese Partikel nur ineine kleine Menge /1-2 pro konventioneller Flächeneinheit/.Proben mit einem ähnlichen Gehalt an Kugeln finden sich aufEntfernung bis zu 70 km von der Absturzstelle. Relative ArmutDie Gültigkeit dieser Proben wird von K. P. Florensky erklärtUmstand, dass zum Zeitpunkt der Explosion der Großteil des WettersRita, die in einen fein verteilten Zustand übergegangen war, wurde hinausgeworfenin die oberen Schichten der Atmosphäre und driftete dann in die RichtungWind. Mikroskopisch kleine Partikel, die sich nach dem Gesetz von Stokes absetzen,sollte in diesem Fall eine Streufahne gebildet haben.Florensky glaubt, dass sich die südliche Grenze der Wolke befindetca. 70 km zu C Z aus der Meteoritenhütte, im PoolChuni-Fluss / Gebiet des Mutorai-Handelspostens / wo die Probe gefunden wurdemit dem inhalt von space balls bis zu 90 stück pro bedingtFlächeneinheit. In Zukunft, so der Autor, der Zugerstreckt sich weiter nach Nordwesten und nimmt das Becken des Taimura-Flusses ein.Werke der sibirischen Abteilung der Akademie der Wissenschaften der UdSSR in den Jahren 1964-65. Es wurde festgestellt, dass entlang des gesamten Verlaufs relativ reichhaltige Proben gefunden wurden R. Taimur, a auch auf N. Tunguska / siehe Kartenschema /. Die gleichzeitig isolierten Kügelchen enthalten bis zu 19 % Nickel / gemMikrospektralanalyse am Institut für Nukleartechnik durchgeführtPhysik der sibirischen Abteilung der Akademie der Wissenschaften der UdSSR / Dies stimmt ungefähr mit den Zahlen übereinerhalten von P. N. Paley im Feld auf dem ModellRicks, die aus den Böden des Gebiets der Tunguska-Katastrophe isoliert wurden.Diese Daten erlauben uns die Aussage, dass die gefundenen Partikelsind tatsächlich kosmischen Ursprungs. Die Frage istüber ihre Beziehung zu den Überresten des Tunguska-Meteoritendie aufgrund des Fehlens ähnlicher Studien offen istHintergrundregionen sowie die mögliche Rolle von ProzessenWiederablagerung und sekundäre Anreicherung.

Interessante Kugelfunde im Bereich des Kraters auf PatomskyHochland. Der Ursprung dieser Formation, zugeschriebenHoop bis vulkanisch, noch umstrittenda das Vorhandensein eines Vulkankegels in einem abgelegenen Gebietviele tausend Kilometer von Vulkanherden entfernt, uraltsie und moderne, in vielen Kilometern SedimentmetamorphoseMächtigkeiten des Paläozoikums erscheint es zumindest seltsam. Untersuchungen von Kügelchen aus dem Krater könnten eindeutige Hinweise gebenAntwort auf die Frage und über ihre Herkunft / 82,50,53 /.die Entfernung von Stoffen aus Böden kann durch Begehen erfolgenhovanija. Auf diese Weise ein Bruchteil von Hunderten vonMikron und spezifisches Gewicht über 5. In diesem Fall jedochEs besteht die Gefahr, dass alle kleinen magnetischen Kittel weggeworfen werdention und die meisten Silikate. E. L. Krinov berätMagnetschliff mit einem von unten aufgehängten Magneten entfernen Tablett / 37 /.

Eine genauere Methode ist die magnetische Trennung, trockenoder nass, obwohl es auch einen entscheidenden Nachteil hat: inbei der Verarbeitung geht die Silikatfraktion verlorenAnlagen zur Trockenmagnetabscheidung werden von Reinhardt/171/ beschrieben.

Wie bereits erwähnt, wird oft kosmische Materie gesammeltnahe der Erdoberfläche, in Gebieten, die frei von industrieller Verschmutzung sind. In ihrer Richtung stehen diese Arbeiten der Suche nach kosmischer Materie in den oberen Horizonten der Erde nahe.Tabletts gefüllt mitWasser oder Klebstofflösung und Platten geschmiertGlycerin. Die Belichtungszeit kann in Stunden, Tagen,Wochen, je nach Zweck der Beobachtungen.Am Dunlap Observatory in Kanada wird die Sammlung von Weltraummaterie genutztKlebeschilder werden seit 1947 durchgeführt /123/. In lit-In der Literatur sind mehrere Varianten derartiger Verfahren beschrieben.Zum Beispiel Hodge und Wright /113/, die mehrere Jahre verwendet wurdenzu diesem Zweck mit langsam trocknenden beschichteten Objektträgern aus GlasEmulsion und Erstarrung zu einer fertigen Staubzubereitung;Croisier /90/ gebrauchtes Ethylenglykol auf Tabletts gegossen,die leicht mit destilliertem Wasser gewaschen werden konnte; im WerkGeöltes Nylonnetz von Hunter und Parkin /158/ wurde verwendet.

In allen Fällen wurden im Sediment kugelförmige Partikel gefunden,Metall und Silikat, meist kleiner 6 µ im Durchmesser und selten größer als 40 µ.

Somit die Gesamtheit der präsentierten Datenbestätigt die Annahme der fundamentalen MöglichkeitNachweis von kosmischer Materie im Boden für fastirgendein Teil der Erdoberfläche. Gleichzeitig sollte esDenken Sie daran, dass die Verwendung von Boden als ObjektDie Raumkomponente zu identifizieren, ist methodisch verbundenSchwierigkeiten weit größer als die fürSchnee, Eis und möglicherweise Schlick und Torf.

PlatzSubstanz im Eis

Laut Krinov /37/ ist die Entdeckung einer kosmischen Substanz in den Polarregionen von großer wissenschaftlicher Bedeutung.da auf diese Weise eine ausreichende Menge an Material gewonnen werden kann, dessen Studium sich wahrscheinlich annähern wirdLösung einiger geophysikalischer und geologischer Probleme.

Die Trennung kosmischer Materie von Schnee und Eis kanndurch verschiedene Methoden durchgeführt werden, die von der Sammlung reichengroße Fragmente von Meteoriten und endet mit der Produktion von geschmolzenenWassermineralsediment, das Mineralpartikel enthält.

1959 Marshall /135/ schlug einen genialen Weg vorUntersuchung von Partikeln aus Eis, ähnlich der Zählmethoderote Blutkörperchen im Blutkreislauf. Sein Wesen istEs stellt sich heraus, dass es sich um das Wasser handelt, das durch Schmelzen der Probe erhalten wirdEis, ein Elektrolyt wird hinzugefügt und die Lösung wird durch ein schmales Loch mit Elektroden auf beiden Seiten geleitet. BeiBeim Durchgang eines Partikels ändert sich der Widerstand stark proportional zu seinem Volumen. Änderungen werden mit special aufgezeichnetGott Aufnahmegerät.

Es sollte berücksichtigt werden, dass die Eisschichtung jetzt istauf mehreren Wegen durchgeführt. Es ist möglich, dassVergleich von bereits geschichtetem Eis mit Verteilungkosmische Materie kann neue Zugänge eröffnenSchichtung an Orten, wo andere Methoden nicht möglich sindaus dem einen oder anderen Grund beantragt.

Um Weltraumstaub zu sammeln, amerikanische AntarktisExpeditionen 1950-60 gebrauchte Kerne erhalten ausBestimmung der Dicke der Eisdecke durch Bohrungen. /1 S3/.Proben mit einem Durchmesser von etwa 7 cm wurden längs in Segmente gesägt 30cm lang, geschmolzen und gefiltert. Der resultierende Niederschlag wurde sorgfältig unter einem Mikroskop untersucht. Wurden entdecktPartikel von sowohl kugelförmigen als auch unregelmäßigen Formen understere machten einen unbedeutenden Teil des Sediments aus. Weitere Forschungen beschränkten sich auf Kügelchen, da siemehr oder weniger sicher dem Raum zugeordnet werden konnteKomponente. Unter den Bällen in der Größe von 15 bis 180 / hbyEs wurden zwei Arten von Partikeln gefunden: schwarz, glänzend, streng kugelförmig und braun transparent.

Ausführliche Untersuchung kosmischer Teilchen isoliert ausEis der Antarktis und Grönlands, wurde von Hodge unternommenund Wright /116/. Um industrielle Umweltverschmutzung zu vermeidenEis wurde nicht von der Oberfläche, sondern aus einer bestimmten Tiefe entnommen -in der Antarktis wurde eine 55 Jahre alte Schicht verwendet und in GrönlandVor 750 Jahren. Partikel wurden zum Vergleich ausgewählt.aus der Luft der Antarktis, die sich als eiszeitähnlich herausstellte. Alle Partikel passen in 10 Klassifikationsgruppenmit scharfer Teilung in kugelige Partikel, metallischund Silikat, mit und ohne Nickel.

Ein Versuch, Weltraumkugeln von einem hohen Berg zu bekommenSchnee wurde von Divari /23/ vorgenommen. Eine beträchtliche Menge geschmolzen habenSchnee /85 Eimer/ von der Oberfläche von 65 m 2 auf dem Gletscher entnommenTuyuk-Su im Tien Shan bekam jedoch nicht, was er wollteErgebnisse, die erklärt werden können oder uneinheitlich sindkosmischer Staub, der auf die Erdoberfläche fällt, oderMerkmale der angewandten Technik.

Im Allgemeinen offenbar die Sammlung kosmischer Materie inPolarregionen und auf Hochgebirgsgletschern ist eineder vielversprechendsten Bereiche der Raumfahrt Staub.

Quellen Umweltverschmutzung

Derzeit gibt es zwei Hauptquellen für Materialla, die in ihren Eigenschaften den Raum imitieren kannStaub: Vulkanausbrüche und IndustrieabfälleUnternehmen und Verkehr. Es ist bekannt was Vulkanstaub,bei Eruptionen in die Atmosphäre freigesetztbleiben dort für Monate und Jahre in der Schwebe.Aufgrund struktureller Merkmale und einer kleinen BesonderheitGewicht, dieses Material kann weltweit vertrieben werden, undWährend des Transfervorgangs werden Partikel nach unterschiedenGewicht, Zusammensetzung und Größe, die wann berücksichtigt werden müssenkonkrete Situationsanalyse. Nach dem berühmten AusbruchVulkan Krakatau im August 1883, der kleinste Staub geschleudertShennaya bis zu einer Höhe von 20 km. in der Luft gefundenfür mindestens zwei Jahre /162/. Ähnliche BeobachtungenDenias wurden während der Vulkanausbrüche des Mont Pelee hergestellt/1902/, Katmai /1912/, Vulkangruppen in der Kordillere /1932/,Vulkan Agung /1963/ /12/. Mikroskopischer Staub gesammeltaus verschiedenen Bereichen vulkanischer Aktivität, aussiehtKörner von unregelmäßiger Form, mit krummlinigen, gebrochenen,gezackte Konturen und relativ selten rundlichund sphärisch mit einer Größe von 10µ bis 100. Die Anzahl der sphärischenWasser macht nur 0,0001 Gew.-% des Gesamtmaterials aus/115/. Andere Autoren erhöhen diesen Wert auf 0,002 % /197/.

Partikel aus Vulkanasche haben schwarz, rot, grünfaul, grau oder braun. Manchmal sind sie farblostransparent und glasartig. Im Allgemeinen in vulkanischenGlas ist ein wesentlicher Bestandteil vieler Produkte. Dasbestätigt durch die Daten von Hodge und Wright, die das herausfandenPartikel mit einem Eisengehalt ab 5% und oben sindin der Nähe von Vulkanen nur 16 % . Das sollte im Prozess berücksichtigt werdenStaubübertragung auftritt, wird nach Größe und Größe unterschiedenspezifisches Gewicht und große Staubpartikel werden schneller entfernt Gesamt. Infolgedessen in der Ferne von vulkanischenZentren, Bereiche sind wahrscheinlich nur die kleinsten und zu erkennen leichte Teilchen.

Kugelförmige Teilchen wurden einer speziellen Untersuchung unterzogen.vulkanischen Ursprungs. Es wurde festgestellt, dass sie dies habenmeist erodierte Oberfläche, Form, grobneigt zu kugelförmig, hat sich aber nie verlängertHälse, wie Teilchen aus Meteoriten.Es ist sehr bezeichnend, dass sie keinen reinen Kern habenEisen oder Nickel, wie die Kugeln, die in Betracht gezogen werdenLeerzeichen /115/.

In der mineralogischen Zusammensetzung von VulkankugelnEine bedeutende Rolle spielt Glas, das eine sprudelnde Wirkung hatStruktur und Eisen-Magnesium-Silikate - Olivin und Pyroxen. Ein viel kleinerer Teil von ihnen besteht aus Erzmineralien - Pyri-Volumen und Magnetit, die sich meist verstreut bildenKerben in Glas- und Rahmenkonstruktionen.

Was die chemische Zusammensetzung von Vulkanstaub betrifft,Ein Beispiel ist die Zusammensetzung der Asche von Krakatau.Murray /141/ fand darin einen hohen Gehalt an Aluminium/bis 90%/ und niedriger Eisengehalt /nicht über 10%.Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass Hodge und Wright /115/ dies nicht konntenbestätigen die Daten von Morrey zu AluminiumKugeln vulkanischen Ursprungs werden ebenfalls in diskutiert/205a/.

So sind die charakteristischen Eigenschaften von VulkanMaterialien lassen sich wie folgt zusammenfassen:

1. Vulkanasche enthält einen hohen Anteil an Partikelnunregelmäßige Form und niedrig - kugelförmig,
2. Kugeln aus Vulkangestein haben bestimmte StrukturenTourmerkmale - erodierte Oberflächen, Fehlen von Hohlkugeln, oft Blasenbildung,
3. Kügelchen werden von porösem Glas dominiert,
4. der Anteil an Magnetpartikeln ist gering,
5. in den meisten Fällen sphärische Partikelform unvollkommen
6. spitzwinklige Partikel haben scharfkantige FormenEinschränkungen, wodurch sie als verwendet werden könnenabrasives Material.

Eine sehr große Gefahr der Nachahmung von WeltraumkugelnRolle mit Industriekugeln, in großen MengenDampflokomotive, Dampfschiff, Fabrikrohre, beim Elektroschweißen usw. SpeziellStudien solcher Objekte haben gezeigt, dass eine signifikanteein Prozentsatz der letzteren hat die Form von Kügelchen. Laut Shkolnik /177/,25% Industrieprodukte besteht aus Metallschlacke.Er gibt auch die folgende Klassifizierung von Industriestaub an:

1. nichtmetallische Kugeln, unregelmäßige Form,
2. Kugeln sind hohl, sehr glänzend,
3. kugeln ähnlich wie raum, gefaltetes metallcal Material mit dem Einschluss von Glas. Unter Letzterenmit der größten Verbreitung gibt es tropfenförmige,Kegel, Doppelkügelchen.

Aus unserer Sicht die chemische ZusammensetzungIndustriestaub wurde von Hodge und Wright untersucht /115/.Es wurde festgestellt, dass die charakteristischen Merkmale seiner chemischen Zusammensetzungist ein hoher Eisengehalt und in den meisten Fällen - das Fehlen von Nickel. Es muss jedoch berücksichtigt werden, dass beides nicht der Fall isteines der angegebenen Zeichen kann nicht als absolut geltenKriterium des Unterschieds, zumal die chemische Zusammensetzung unterschiedlich istArten von Industriestaub können variiert werden, unddas Erscheinen der einen oder anderen Sorte vorhersehenIndustriekügelchen ist fast unmöglich. Daher das Beste eine Verwechslungssicherung kann auf modernem Niveau dienenWissen ist nur Probenahme in der Ferne "steril" ausindustrielle Verschmutzungsgebiete. Grad der IndustrieVerschmutzung, wie spezielle Studien gezeigt haben, istdirekt proportional zur Entfernung zu Siedlungen.Parkin und Hunter haben 1959 so weit wie möglich Beobachtungen gemacht.Transportfähigkeit von Industriekügelchen mit Wasser /159/.Obwohl Kugeln mit einem Durchmesser von mehr als 300 µ aus den Fabrikrohren flogen, in einem Wasserbecken, das 60 Meilen von der Stadt entfernt warja, nur in Richtung der vorherrschenden Windeeinzelne Kopien von 30-60 in der Größe, die Anzahl der Kopien istein Graben von 5-10 µ war jedoch signifikant. Hodge undWright /115/ zeigte, dass in der Nähe des Yale-Observatoriumsin der Nähe des Stadtzentrums, fiel auf 1 cm 2 Oberfläche pro Tagbis zu 100 Kugeln über 5µ Durchmesser. Ihnen der Betrag verdoppeltnahm sonntags ab und fiel 4 mal in der Ferne10 Meilen von der Stadt entfernt. Also in abgelegenen Gegendenwahrscheinlich Industrieverschmutzung nur mit Kugeldurchmesser Rum weniger als 5 µ .

Es muss berücksichtigt werden, dass in letzter Zeit20 Jahren besteht eine reale Gefahr der LebensmittelverschmutzungNuklearexplosionen", die der Welt Kügelchen liefern könnenNennskala /90.115/. Diese Produkte unterscheiden sich von ja wie-ny Radioaktivität und das Vorhandensein spezifischer Isotope -Strontium - 89 und Strontium - 90.

Denken Sie schließlich an eine gewisse VerschmutzungAtmosphäre mit ähnlichen Produkten wie Meteor und MeteoritStaub, kann durch Verbrennung in der Erdatmosphäre entstehenkünstliche Satelliten und Trägerraketen. Phänomene beobachtetin diesem Fall sind dem, was wann stattfindet, sehr ähnlichfallende Feuerbälle. Ernste Gefahr für die wissenschaftliche ForschungIonen kosmischer Materie sind unverantwortlichdurchgeführte und geplante Experimente im Ausland mitStart in den erdnahen WeltraumPersische Substanz künstlichen Ursprungs.

Die Formund physikalischen Eigenschaften von kosmischem Staub

Form, spezifisches Gewicht, Farbe, Glanz, Sprödigkeit und andere physikalischeDie kosmischen Eigenschaften von kosmischem Staub, der in verschiedenen Objekten gefunden wurde, wurden von einer Reihe von Autoren untersucht. Etwas-ry Forscher schlugen Schemata für die Klassifikation des Weltraums vorKalkstaub aufgrund seiner Morphologie und seiner physikalischen Eigenschaften.Obwohl noch kein einheitliches System entwickelt wurde,Es erscheint jedoch angebracht, einige von ihnen zu zitieren.

Baddhyu /1950/ /87/ auf rein morphologischer BasisZeichen teilten die irdische Materie in die folgenden 7 Gruppen ein:

1. unregelmäßige graue amorphe Fragmente der Größe 100-200µ.
2. schlacken- oder ascheartige Partikel,
3. abgerundete Körner, ähnlich wie feiner schwarzer Sand/Magnetit/,
4. glatte schwarze glänzende Kugeln mit mittlerem Durchmesser 20µ .
5. große schwarze Kugeln, weniger glänzend, oft raurau, selten größer als 100 µ im Durchmesser,
6. Silikatkugeln von weiß bis schwarz, manchmalmit Gaseinschlüssen
7. unähnliche Kugeln, bestehend aus Metall und Glas,20µ im Durchschnitt groß.

Die ganze Vielfalt der Arten kosmischer Teilchen ist es jedoch nichtwird anscheinend von den aufgelisteten Gruppen erschöpft.So fanden Hunter und Parkin /158/ gerundetabgeflachte Teilchen, offenbar kosmischen Ursprungs die keiner der Übertragungen zuzurechnen sindnumerische Klassen.

Von allen oben beschriebenen Gruppen die am leichtesten zugänglicheIdentifizierung durch Aussehen 4-7, mit der Form richtig Bälle.

E. L. Krinov, der den Staub untersucht, der in der Sikhote-Alinskys Fall zeichnete sich in seiner Zusammensetzung als falsch ausin Form von Bruchstücken, Kugeln und Hohlkegeln /39/.

Typische Formen von Weltraumkugeln sind in Abb. 2 dargestellt.

Eine Reihe von Autoren klassifizieren kosmische Materie nachSätze physikalischer und morphologischer Eigenschaften. Durch das Schicksalbis zu einem bestimmten Gewicht wird kosmische Materie üblicherweise in 3 Gruppen eingeteilt/86/:

1. metallisch, hauptsächlich aus Eisen bestehend,mit einem spezifischen Gewicht von mehr als 5 g/cm 3 .
2. Silikat - transparente Glaspartikel mit spezifischenmit einem Gewicht von ungefähr 3 g / cm 3
3. heterogen: Metallpartikel mit Glaseinschlüssen und Glaspartikel mit magnetischen Einschlüssen.

Die meisten Forscher bleiben dabeigrobe Einteilung, beschränkt auf das OffensichtlichsteMerkmale des Unterschieds, aber diejenigen, die sich damit befassenPartikeln, die aus der Luft extrahiert werden, wird eine andere Gruppe unterschieden -porös, spröde, mit einer Dichte von etwa 0,1 g/cm 3 /129/. ZUEs enthält Partikel von Meteorschauern und die meisten hellen sporadischen Meteore.

Eine ziemlich gründliche Klassifizierung der gefundenen Partikelim Eis der Antarktis und Grönlands sowie gefangen genommenaus der Luft, gegeben von Hodge und Wright und dargestellt im Schema / 205 /:

1. schwarze oder dunkelgraue matte Metallkugeln,narbig, manchmal hohl;
2. schwarze, glasige, stark lichtbrechende Kugeln;
3. hell, weiß oder koralle, glasig, glatt,manchmal durchscheinende Kügelchen;
4. Partikel von unregelmäßiger Form, schwarz, glänzend, spröde,körnig, metallisch;
5. unregelmäßig geformt rötlich oder orange, matt,ungleichmäßige Partikel;
6. unregelmäßige Form, rosa-orange, matt;
7. unregelmäßige Form, silbrig, glänzend und matt;
8. unregelmäßige Form, mehrfarbig, braun, gelb, Grün Schwarz;
9. unregelmäßige Form, transparent, manchmal grün oderblau, glasig, glatt, mit scharfen Kanten;
10. Sphäroide.

Obwohl die Klassifikation von Hodge und Wright die vollständigste zu sein scheint, gibt es immer noch Partikel, die nach den Beschreibungen verschiedener Autoren schwer zu klassifizieren sindzurück zu einer der genannten Gruppen, es kommt also nicht selten vor, dass man sich trifftlängliche Partikel, miteinander verklebte Kugeln, Kugeln,mit verschiedenen Wucherungen auf ihrer Oberfläche /39/.

Auf der Oberfläche einiger Kügelchen in einer detaillierten StudieEs werden Figuren gefunden, die Widmanstätten ähnlich sind, beobachtetin Eisen-Nickel-Meteoriten / 176/.

Die innere Struktur der Kügelchen unterscheidet sich nicht sehrBild. Basierend auf dieser Funktion das Folgende 4 Gruppen:

1. Hohlkugeln / Treffen mit Meteoriten /,
2. Metallkügelchen mit einem Kern und einer oxidierten Hülle/ im Kern sind in der Regel Nickel und Kobalt angereichert,und in der Schale - Eisen und Magnesium /,
3. oxidierte Kugeln einheitlicher Zusammensetzung,
4. Silikatkugeln, meistens homogen, mit Flockendiese Oberfläche, mit Metall- und Gaseinschlüssen/ letztere geben ihnen das Aussehen von Schlacke oder sogar Schaum /.

Was die Partikelgrößen betrifft, gibt es keine fest etablierte Einteilung auf dieser Grundlage und jeden Autorhält sich an seine Klassifizierung in Abhängigkeit von den Besonderheiten des verfügbaren Materials. Die größte der beschriebenen Kügelchen,1955 von Brown und Pauli /86/ in Tiefseesedimenten gefunden, überschreiten kaum einen Durchmesser von 1,5 mm. Dasnahe der bestehenden Grenze, die von Epic /153/ gefunden wurde:

wo r ist der Radius des Teilchens, σ - Oberflächenspannungschmelzen, ρ ist die Luftdichte und v ist die Fallgeschwindigkeit. Radius

Partikel kann die bekannte Grenze nicht überschreiten, sonst der Tropfenzerfällt in kleinere.

Die untere Grenze ist aller Wahrscheinlichkeit nach nicht begrenzt, was sich aus der Formel ergibt und in der Praxis gerechtfertigt ist, weilWährend sich die Techniken verbessern, arbeiten die Autoren an allenkleinere Partikel.Die meisten Forscher sind begrenztÜberprüfen Sie die untere Grenze von 10-15µ /160-168,189/.Gleichzeitig begannen Untersuchungen an Partikeln mit einem Durchmesser von bis zu 5 µ /89/ und 3 µ /115-116/, und Hemenway, Fulman und Phillips operierenPartikel bis zu einem Durchmesser von 0,2 / µ und darunter besonders hervorzuhebendie frühere Klasse der Nanometeoriten / 108 /.

Der durchschnittliche Durchmesser kosmischer Staubpartikel wird genommen gleich 40-50 µ Als Ergebnis intensiver Raumforschungwelche Stoffe aus der Atmosphäre japanische Autoren das gefunden haben 70% des gesamten Materials sind Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 15 µ.

Eine Reihe von Werken /27,89,130,189/ enthalten eine Aussage überdass die Verteilung der Kugeln von ihrer Masse abhängtund die Abmessungen folgen dem folgenden Muster:

V 1 N 1 \u003d V 2 N 2

wo v - Masse der Kugel, N - Anzahl der Bälle in einer bestimmten GruppeErgebnisse, die zufriedenstellend mit den theoretischen übereinstimmen, wurden von einer Reihe von Forschern erzielt, die mit dem Weltraum arbeitenMaterial, das von verschiedenen Objekten isoliert wurde / zum Beispiel antarktisches Eis, Tiefseesedimente, Materialien,als Ergebnis von Satellitenbeobachtungen erhalten/.

Von grundsätzlichem Interesse ist die Frage, obinwieweit sich die Eigenschaften von Nyli im Laufe der Erdgeschichte verändert haben. Leider erlaubt uns das derzeit gesammelte Material keine eindeutige Antwort, aberShkolniks Nachricht /176/ über die Klassifizierung lebt weiterKügelchen, die aus den miozänen Sedimentgesteinen Kaliforniens isoliert wurden. Der Autor teilte diese Partikel in 4 Kategorien ein:

1/ schwarz, stark und schwach magnetisch, massiv oder mit Kernen aus Eisen oder Nickel mit oxidierter Hülledie aus Kieselsäure mit einer Beimischung von Eisen und Titan besteht. Diese Partikel können hohl sein. Ihre Oberfläche ist stark glänzend, poliert, teilweise rau oder schillert durch Lichtreflexion von tellerförmigen Vertiefungen weiter ihre Oberflächen

2/ stahlgrau oder blaugrau, hohl, dünnWand, sehr zerbrechliche Kügelchen; Nickel enthalten, habenpolierte oder polierte Oberfläche;

3/ spröde Kugeln mit zahlreichen Einschlüssenstahlgrau metallic und schwarz uniMaterial; mikroskopisch kleine Bläschen in ihren Wänden ki / diese Teilchengruppe ist die zahlreichste /;

4/ braune oder schwarze Silikatkügelchen, nicht magnetisch.

Es ist leicht, die erste Gruppe nach Shkolnik zu ersetzenentspricht weitgehend den Teilchengruppen 4 und 5 von Buddhueunter diesen Partikeln gibt es Hohlkügelchen ähnlich wiedie in Meteoriteneinschlagsgebieten gefunden wurden.

Obwohl diese Daten keine erschöpfenden Informationen enthaltenzu der aufgeworfenen Frage scheint es möglich zu äußernin erster Näherung die Meinung, dass Morphologie und Physikphysikalische Eigenschaften zumindest einiger Partikelgruppenkosmischen Ursprungs, die auf die Erde fallen, nichtsang signifikante Entwicklung über die verfügbarengeologische Untersuchung der Entwicklungszeit des Planeten.

ChemischZusammensetzung des Raumes Staub.

Die Untersuchung der chemischen Zusammensetzung von kosmischem Staub erfolgtmit gewissen prinzipiellen und technischen SchwierigkeitenCharakter. Schon alleine geringe Größe der untersuchten Partikel,die Schwierigkeit, in nennenswerten Mengen zu erhaltenvakh schaffen erhebliche Hindernisse für die Anwendung von Techniken, die in der analytischen Chemie weit verbreitet sind. Des Weiteren,Es muss berücksichtigt werden, dass die untersuchten Proben in den allermeisten Fällen Verunreinigungen enthalten können, und manchmalsehr bedeutendes, irdisches Material. Somit ist das Problem der Untersuchung der chemischen Zusammensetzung von kosmischem Staub miteinander verflochtenlauert mit der Frage nach der Abgrenzung von terrestrischen Verunreinigungen.Schließlich ist schon die Formulierung der Frage nach der Abgrenzung des "Irdischen"und "kosmische" Materie ist bis zu einem gewissen Grad bedingt, weil Die Erde und all ihre Bestandteile, ihre Bestandteile,letzten Endes auch ein kosmisches Objekt darstellen, unddaher wäre es streng genommen richtiger, die Frage zu stellenüber das Finden von Anzeichen für Unterschiede zwischen verschiedenen Kategorienkosmische Materie. Daraus folgt die ÄhnlichkeitWesenheiten terrestrischer und außerirdischer Herkunft können grundsätzlichsehr weit ausdehnen, was zusätzliche schafftSchwierigkeiten bei der Untersuchung der chemischen Zusammensetzung von kosmischem Staub.

In den letzten Jahren wurde die Wissenschaft jedoch um eine Reihe von bereichertmethodische Techniken, die es bis zu einem gewissen Grad ermöglichen, zu überwindenauftretende Hindernisse überwinden oder umgehen. Entwicklung aber-neueste Methoden der Strahlenchemie, RöntgenbeugungMikroanalyse, die Verbesserung mikrospektraler Techniken machen es nun möglich, unbedeutende auf ihre Weise zu untersuchendie Größe der Objekte. Aktuell recht günstigAnalyse der chemischen Zusammensetzung nicht nur einzelner PartikelMikrofonstaub, aber auch das gleiche Partikel in verschiedenen seine Sektionen.

In den letzten zehn Jahren eine beträchtliche ZahlWerke, die der Untersuchung der chemischen Zusammensetzung des Weltraums gewidmet sindStaub aus verschiedenen Quellen. Auf Grunddie wir bereits oben angesprochen haben, wurde die Studie hauptsächlich durch kugelförmige Teilchen im Zusammenhang mit magnetischen durchgeführtStaubanteil, sowie in Bezug auf die physikalischen EigenschaftenEigenschaften, unser Wissen über die chemische Zusammensetzung von spitzwinkligenMaterial ist noch recht knapp.

Analysieren der in dieser Richtung erhaltenen Materialien durch ein Ganzeseiner Reihe von Autoren sollte man zu dem Schluss kommen, dass erstensIm kosmischen Staub kommen die gleichen Elemente vor wie inandere Objekte terrestrischen und kosmischen Ursprungs, z. es enthält Fe, Si, Mg .In einigen Fällen - seltenLandelemente u Ag die Befunde sind zweifelhaft / in Bezug aufIn der Literatur gibt es keine verlässlichen Daten. Zweitens alledie Menge an kosmischem Staub, die auf die Erde fälltdurch chemische Zusammensetzung in mindestens t unterteilt werdenri große Teilchengruppen:

a) Metallpartikel mit hohem Gehalt Fe und Ni,
b) Partikel mit überwiegend silikatischer Zusammensetzung,
c) Partikel gemischter chemischer Natur.

Es ist leicht zu erkennen, dass die drei Gruppen aufgelistet sindim Wesentlichen mit der akzeptierten Klassifizierung von Meteoriten übereinstimmen, diebezieht sich auf eine nahe und vielleicht eine gemeinsame HerkunftsquelleZirkulation beider Arten kosmischer Materie. Es kann festgestellt werden, dDarüber hinaus gibt es innerhalb jeder der betrachteten Gruppen eine große Vielfalt an Partikeln, was zu einer Reihe von Forschern führtsie, kosmischen Staub nach chemischer Zusammensetzung durch 5,6 zu teilen undmehr Gruppen. Daher heben Hodge und Wright die folgenden acht hervorArten von Grundteilchen, die sich möglichst stark voneinander unterscheidenrphologische Merkmale und chemische Zusammensetzung:

1. Nickelhaltige Eisenkugeln,
2. Eisenkügelchen, in denen kein Nickel vorkommt,
3. Silikakugeln,
4. andere Sphären,
5. unregelmäßig geformte Partikel mit einem hohen Gehalt an Eisen und Nickel;
6. das gleiche ohne das Vorhandensein von nennenswerten Mengen Estv-Nickel,
7. Silikatpartikel von unregelmäßiger Form,
8. andere Partikel mit unregelmäßiger Form.

Aus der obigen Einteilung folgt unter anderemdieser Umstand dass das Vorhandensein eines hohen Nickelgehalts im untersuchten Material nicht als zwingendes Kriterium für seinen kosmischen Ursprung anerkannt werden kann. Also heißt esDer Hauptteil des Materials, das aus dem Eis der Antarktis und Grönlands, aus der Luft des Hochlandes von New Mexico und sogar aus dem Gebiet, in dem der Sikhote-Alin-Meteorit fiel, gewonnen wurde, enthielt keine für eine Bestimmung verfügbaren Mengen.Nickel. Dabei ist die fundierte Meinung von Hodge und Wright zu berücksichtigen, dass ein hoher Nickelanteil (teilweise bis zu 20 %) ist das einzigezuverlässiges Kriterium für die kosmische Herkunft eines bestimmten Teilchens. Offensichtlich, im Falle seiner Abwesenheit, der Forschersich nicht von der Suche nach "absoluten" Kriterien leiten lassen"und auf die Beurteilung der Eigenschaften des untersuchten Materials, in ihrer genommen Aggregate.

In vielen Arbeiten wird die Heterogenität der chemischen Zusammensetzung sogar desselben Partikels aus Weltraummaterial in seinen verschiedenen Teilen festgestellt. So wurde festgestellt, dass Nickel zum Kern kugelförmiger Partikel tendiert, auch Kobalt findet sich dort.Die Außenhülle der Kugel besteht aus Eisen und seinem Oxid.Einige Autoren geben zu, dass Nickel in dieser Form existierteinzelne Flecken im Magnetitsubstrat. Nachfolgend stellen wir vordigitale Materialien, die den durchschnittlichen Inhalt charakterisierenNickel in Staub kosmischen und terrestrischen Ursprungs.

Aus der Tabelle folgt die Analyse des quantitativen GehaltsNickel kann bei der Unterscheidung hilfreich seinWeltraumstaub aus Vulkangestein.

Unter dem gleichen Gesichtspunkt sind die Relationen N ich : Fe ; Ni : co, Ni: Cu , die ausreichend sindsind für einzelne Objekte der Erde und des Weltraums konstant Ursprung.

Magmatische Gesteine-3,5 1,1

Bei der Unterscheidung von kosmischem Staub von vulkanischemund industrielle Umweltverschmutzung können von gewissem Nutzen seinauch eine Untersuchung des quantitativen Inhalts vorsehen Al und k , die reich an vulkanischen Produkten sind, und Ti und v häufige Begleiter sein Fe im Industriestaub.Es ist bezeichnend, dass in einigen Fällen Industriestaub einen hohen Anteil an N enthalten kann ich . Daher das Kriterium zur Unterscheidung einiger Arten von kosmischem StaubTerrestrisch sollte nicht nur ein hoher Gehalt an N dienen ich , ein hoher N-Gehalt ich zusammen mit Co und C u/88.121, 154.178.179/.

Informationen über das Vorhandensein radioaktiver Produkte aus kosmischem Staub sind äußerst spärlich. Negative Ergebnisse werden gemeldetTatah testet Weltraumstaub auf Radioaktivität, dieerscheint angesichts der systematischen Bombardierung zweifelhaftStaubpartikel, die sich im interplanetaren Raum befindensve, kosmische Strahlen. Daran erinnern, dass die Produktekosmische Strahlung wurde wiederholt nachgewiesen Meteoriten.

DynamikKosmischer Staubfallout im Laufe der Zeit

Nach der Hypothese Paneth /156/, Fallout von Meteoritenfand nicht in fernen geologischen Epochen / früher stattQuartärzeit /. Wenn diese Ansicht richtig ist, dannes sollte sich auch auf kosmischen Staub erstrecken, oder zumindestwäre auf dem Teil davon, den wir Meteoritenstaub nennen.

Das Hauptargument für die Hypothese war das FehlenAuswirkungen von Meteoritenfunden in alten Gesteinen, derzeitZeit gibt es jedoch eine Reihe von Funden wie Meteoriten,und die kosmische Staubkomponente in geologischenFormationen ziemlich alten Alters / 44,92,122,134,176-177/, Viele der aufgeführten Quellen werden zitiertOben sollte hinzugefügt werden, dass März /142/ Kugeln entdeckte,offenbar kosmischen Ursprungs im SilurSalze, und Croisier /89/ fand sie sogar im Ordovizium.

Die Verteilung der Kügelchen entlang des Abschnitts in Tiefseesedimenten wurde von Petterson und Rothschi untersucht /160/, die fandenlebte, dass Nickel ungleichmäßig über den Abschnitt verteilt ist, dieihrer Meinung nach durch kosmische Ursachen erklärt. Späteram reichsten an kosmischem Material gefundendie jüngsten Schichten von Grundschluff, die anscheinend damit verbunden sindmit den allmählichen Prozessen der Zerstörung des Weltraumswen Substanzen. Insofern ist es selbstverständlich anzunehmendie Idee einer allmählichen Abnahme der kosmischen KonzentrationSubstanzen im Schnitt. Leider haben wir in der uns vorliegenden Literatur keine ausreichend überzeugenden Daten dazu gefundenArt, die verfügbaren Berichte sind lückenhaft. Also, Shkolnik /176/fanden eine erhöhte Ballenkonzentration in der Verwitterungszonevon Ablagerungen aus der Kreidezeit, von dieser Tatsache war erEs wurde eine vernünftige Schlussfolgerung gezogen, dass Kügelchen anscheinendausreichend rauen Bedingungen standhalten können, wenn siekönnte die Lateritisierung überleben.

Moderne regelmäßige Studien zum Weltraum-FalloutStaub zeigen, dass seine Intensität stark variiert Tag für Tag /158/.

Offenbar gibt es eine gewisse jahreszeitliche Dynamik /128,135/ und die maximale Niederschlagsintensitätfällt im August-September, was mit Meteor in Verbindung gebracht wirdStröme /78,139/,

Es sollte beachtet werden, dass Meteorschauer nicht die einzigen sindnaya Ursache für massiven Fallout von kosmischem Staub.

Es gibt eine Theorie, dass Meteorschauer Niederschlag verursachen /82/, Meteorteilchen sind in diesem Fall Kondensationskerne /129/. Einige Autoren schlagen vorSie behaupten, kosmischen Staub aus Regenwasser zu sammeln und bieten ihre Geräte zu diesem Zweck an /194/.

Bowen /84/ stellte fest, dass der Höhepunkt des Niederschlags spät istvon der maximalen Meteoraktivität um etwa 30 Tage, was aus der folgenden Tabelle ersichtlich ist.

Diese Daten werden zwar nicht allgemein akzeptiert, sind es abersie verdienen etwas Aufmerksamkeit. Bowens Ergebnisse bestätigen diesDaten zum Material von Westsibirien Lazarev /41/.

Obwohl die Frage nach der saisonalen Dynamik der kosmischenStaub und seine Verbindung mit Meteorschauern ist nicht ganz klar.aufgelöst, gibt es gute Gründe anzunehmen, dass eine solche Regelmäßigkeit stattfindet. So, Croisier / CO /, basierend auffünf Jahre systematischer Beobachtungen legen nahe, dass zwei Maxima des kosmischen Staubniederschlags,die im Sommer 1957 und 1959 stattfanden, korrelieren mit dem Meteormeine Streams. Sommerhoch bestätigt durch Morikubo, saisonalAbhängigkeit wurde auch von Marshall und Craken festgestellt /135,128/.Es sei darauf hingewiesen, dass nicht alle Autoren geneigt sind, dies zuzuschreibensaisonale Abhängigkeit durch Meteoraktivität/zum Beispiel Brier, 85/.

In Bezug auf die Verteilungskurve der täglichen DepositionMeteorstaub, dann wird er offenbar durch den Einfluss von Winden stark verzerrt. Dies wird insbesondere von Kizilermak und berichtetCroisier /126.90/. Gute Materialzusammenfassung dazuReinhardt hat eine Frage /169/.

VerteilungWeltraumstaub auf der Erdoberfläche

Die Frage der Verteilung der kosmischen Materie auf der Oberflächeder Erde war, wie etliche andere, völlig unzureichend entwickeltexakt. Meinungen sowie Tatsachenmaterial berichtetvon verschiedenen Forschern sind sehr widersprüchlich und unvollständig.Einer der führenden Experten auf diesem Gebiet, Petterson,definitiv die Meinung geäußert, dass kosmische Materieauf der Erdoberfläche verteilt ist extrem ungleichmäßig / 163 /. Edies gerät jedoch in Konflikt mit einer Reihe von ExperimentenDaten. Insbesondere de Jaeger /123/, auf Gebührenbasisvon kosmischem Staub, der mit klebrigen Platten im Bereich des kanadischen Dunlap-Observatoriums erzeugt wurde, behauptet, dass kosmische Materie ziemlich gleichmäßig über große Flächen verteilt ist. Eine ähnliche Meinung wurde von Hunter und Parkin /121/ auf der Grundlage einer Studie über kosmische Materie in den Bodensedimenten des Atlantischen Ozeans geäußert. Hodya /113/ führte Untersuchungen von kosmischem Staub an drei voneinander entfernten Punkten durch. Die Beobachtungen wurden lange Zeit durchgeführt, ein ganzes Jahr lang. Die Analyse der erhaltenen Ergebnisse zeigte an allen drei Punkten die gleiche Ansammlungsrate von Materie, und im Durchschnitt fielen etwa 1,1 Kügelchen pro 1 cm 2 pro Tag.etwa drei Mikrometer groß. Forschung in diese Richtung wurden 1956/56 fortgesetzt. Hodge und Wildt /114/. Auf derDiesmal wurde die Sammlung in voneinander getrennten Bereichen durchgeführtFreund über sehr weite Entfernungen: in Kalifornien, Alaska,In Kanada. Berechnete die durchschnittliche Anzahl von Kügelchen , auf eine Einheitsoberfläche gefallen, die sich in Kalifornien als 1,0, in Alaska als 1,2 und in Kanada als 1,1 kugelförmige Partikel herausstellte Formen pro 1 cm 2 pro Tag. Größenverteilung der Kügelchenwar für alle drei Punkte ungefähr gleich, und 70% Formationen mit einem Durchmesser von weniger als 6 Mikrometer waren die ZahlPartikel mit einem Durchmesser von mehr als 9 Mikron waren klein.

Es kann davon ausgegangen werden, dass dies offenbar der Fallout des Kosmos istStaub erreicht die Erde im Allgemeinen ziemlich gleichmäßig, vor diesem Hintergrund sind gewisse Abweichungen von der allgemeinen Regel zu beobachten. Man kann also das Vorhandensein eines bestimmten Breitengrads erwartendie Wirkung der Ausfällung von magnetischen Partikeln mit Konzentrationstendenzder letzteren in den Polarregionen. Weiter ist bekannt, dassKonzentration fein verteilter kosmischer Materie kannin Gebieten erhöht werden, in denen große Meteoritenmassen fallen/ Arizona-Meteorkrater, Sikhote-Alin-Meteorit,möglicherweise das Gebiet, in das der kosmische Tunguska-Körper fiel.

Primäre Einheitlichkeit kann jedoch in Zukunft erreicht werdendurch die sekundäre Umverteilung erheblich gestörtSpaltung von Materie, und an einigen Stellen kann es sie habenAkkumulation und in anderen - eine Abnahme seiner Konzentration. Im Allgemeinen ist dieses Thema jedoch vorläufig sehr schlecht entwickelt wordensolide Daten, die von der Expedition erhalten wurden K M ET AS UdSSR /Kopf K.P.Florensky/ / 72/ Lass uns reden überdass, zumindest in einer Reihe von Fällen, der Inhalt des Raumeschemische Substanz im Boden kann in einem weiten Bereich schwanken lah.

Migrationund IPlatzSubstanzeninbiogenosfere

Egal, wie widersprüchliche Schätzungen der Gesamtzahl des Platzesder chemischen Substanz, die jährlich auf die Erde fällt, ist es mit möglichGewissheit, eines zu sagen: Sie misst sich in vielen HundertenTausend und vielleicht sogar Millionen Tonnen. AbsolutEs ist offensichtlich, dass diese riesige Materiemasse in der Ferne enthalten istdie komplexeste Kette von Prozessen des Stoffkreislaufs in der Natur, die sich ständig im Rahmen unseres Planeten abspielt.Die kosmische Materie wird aufhören, also das KompositTeil unseres Planeten im wörtlichen Sinne - die Substanz der Erde,das ist einer der möglichen Einflusskanäle des Weltraumsirgendein Umfeld in der Biogenosphäre.Von diesen Positionen aus ergibt sich das ProblemWeltraumstaub interessierte den Begründer der ModerneBiogeochemie ac. Wernadski. Leider arbeiten in diesemRichtung hat im Wesentlichen noch nicht ernsthaft begonnenwir müssen uns auf einige wenige beschränkenTatsachen, die relevant zu sein scheinenFrage Es gibt eine Reihe von Anzeichen dafür, dass TiefseeSedimente, die aus Materialquellen entfernt wurden, driften und habenniedrige Akkumulationsrate, relativ reich, Co und Si.Viele Forscher schreiben diese Elemente dem Kosmischen zuirgendein Ursprung. Anscheinend sind verschiedene Arten von PartikelnDie chemischen Stäube werden in unterschiedlichem Maße in den Stoffkreislauf der Natur aufgenommen. Einige Arten von Partikeln sind in dieser Hinsicht sehr konservativ, wie die Funde von Magnetitkügelchen in alten Sedimentgesteinen belegen.Die Anzahl der Teilchen kann offensichtlich nicht nur von ihrer abhängenNatur, sondern auch von Umweltbedingungen, insbesondereseinen pH-Wert, mit hoher Wahrscheinlichkeit die Elementeals Teil von kosmischem Staub auf die Erde fallen, könnenweiter in der Zusammensetzung von Pflanze und Tier enthaltenOrganismen, die die Erde bewohnen. Für diese Annahmesagen wir insbesondere einige Angaben zur chemischen Zusammensetzungve Vegetation in der Gegend, wo der Tunguska-Meteor einschlug.All dies ist jedoch nur der erste Umriss,die ersten Annäherungsversuche weniger an eine Lösung als andie Fragestellung in dieser Ebene.

In letzter Zeit gibt es einen Trend zu mehr Schätzungen der wahrscheinlichen Masse des fallenden kosmischen Staubs. VonEffiziente Forscher schätzen ihn auf 2,4109 Tonnen /107a/.

PerspektivenStudium des kosmischen Staubs

Alles, was in den vorangegangenen Abschnitten der Arbeit gesagt wurde,erlaubt Ihnen, mit hinreichendem Grund über zwei Dinge zu sagen:Erstens, dass das Studium des kosmischen Staubs ernst genommen wirderst am Anfang und zweitens, dass die Arbeit in diesem AbschnittWissenschaft erweist sich als äußerst fruchtbar für die Lösungviele Fragen der Theorie / in Zukunft vielleicht fürPraktiken Methoden Ausübungen/. Ein Forscher, der auf diesem Gebiet arbeitet, wird angezogenZunächst einmal eine Vielzahl von Problemen, auf die eine oder andere Weiseansonsten im Zusammenhang mit der Klärung von Zusammenhängen im System Erde ist Raum.

Wie es scheint uns, dass die Weiterentwicklung der Lehre vonkosmischer Staub sollte hauptsächlich folgendes durchlaufen Hauptrichtungen:

1. Das Studium der erdnahen Staubwolke, ihres Raumesnatürlicher Standort, Eigenschaften eindringender Staubpartikelin seiner Zusammensetzung, Quellen und Wegen seiner Wiederauffüllung und seines Verlusts,Wechselwirkung mit Strahlungsgürteln Diese Studienkann mit Hilfe von Raketen vollständig durchgeführt werden,künstliche Satelliten und später - interplanetarischSchiffe und automatische interplanetare Stationen.
2. Von unzweifelhaftem Interesse für die Geophysik ist der WeltraumChesky-Staub, der in der Höhe in die Atmosphäre eindringt 80-120 km, in insbesondere seine Rolle im Entstehungs- und EntwicklungsmechanismusPhänomene wie das Leuchten des Nachthimmels, der Wechsel der PolaritätTageslichtschwankungen, Transparenzschwankungen Atmosphäre, Entwicklung von leuchtenden Nachtwolken und hellen Hoffmeister-Bändern,Morgengrauen und Dämmerung Phänomene, Meteorphänomene in Atmosphäre Erde. Speziell von Interesse ist die Untersuchung des Korrelationsgradeslation zwischen die aufgeführten Phänomene. Unerwartete Aspekte
kosmische Einflüsse offenbaren sich offenbar inweitere Untersuchung der Beziehung von Prozessen, die habenPlatz in den unteren Schichten der Atmosphäre - der Troposphäre, mit Durchdringungniem in der letzten kosmischen Materie. Das ernstesteEs sollte darauf geachtet werden, Bowens Vermutung zu testenZusammenhang von Niederschlag mit Meteorschauern.
3. Von unzweifelhaftem Interesse für Geochemiker istUntersuchung der Verteilung kosmischer Materie auf der OberflächeErde, der Einfluss spezifischer geografischer,klimatischen, geophysikalischen und anderen besonderen Bedingungen
der einen oder anderen Region der Welt. So weit komplettdie Frage nach dem Einfluss des Erdmagnetfeldes auf den ProzessAnsammlung von kosmischer Materie, inzwischen in diesem Bereich,wahrscheinlich interessante Funde, besonderswenn wir Studien erstellen, die paläomagnetische Daten berücksichtigen.
4. Von grundlegendem Interesse für Astronomen und Geophysiker, ganz zu schweigen von allgemeinen Kosmogonisten,hat eine Frage zur Meteoraktivität in abgelegenen geologischen GebietenEpochen. Materialien, die während dieser empfangen werden
funktioniert, kann wahrscheinlich in Zukunft verwendet werdenum weitere Schichtungsmethoden zu entwickelnBoden, glaziale und stille Sedimentablagerungen.
5. Ein wichtiger Arbeitsbereich ist das Studiummorphologische, physikalische, chemische Eigenschaften des WeltraumsBestandteil des terrestrischen Niederschlags, Entwicklung von Methoden zur Unterscheidung von GeflechtenMikrostaub aus Vulkan und Industrie, ForschungIsotopenzusammensetzung von kosmischem Staub.
6. Suche nach organischen Verbindungen im Weltraumstaub.Es scheint wahrscheinlich, dass die Untersuchung von kosmischem Staub zur Lösung der folgenden theoretischen Probleme beitragen wird. Fragen:

1. Insbesondere das Studium des Evolutionsprozesses kosmischer Körperness, die Erde und das Sonnensystem als Ganzes.
2. Das Studium der Bewegung, Verteilung und des Austauschs von RaumMaterie im Sonnensystem und in der Galaxie.
3. Aufklärung der Rolle galaktischer Materie in der Sonne System.
4. Das Studium der Bahnen und Geschwindigkeiten von Raumkörpern.
5. Entwicklung der Theorie der Wechselwirkung kosmischer Körper mit der Erde.
6. Entschlüsselung des Mechanismus einer Reihe geophysikalischer Prozessein der Erdatmosphäre, zweifellos mit dem Weltraum verbunden Phänomene.
7. Das Studium möglicher Wege kosmischer Einflüsse aufBiogenosphäre der Erde und anderer Planeten.

Es versteht sich von selbst, dass die Entwicklung auch dieser Problemedie oben aufgeführt sind, aber noch lange nicht ausgeschöpft sind.der gesamte Themenkomplex rund um kosmischen Staub,ist nur unter der Bedingung einer breiten Integration und Vereinheitlichung möglichdie Bemühungen von Spezialisten mit unterschiedlichen Profilen.

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In den Jahren 2003–2008 Eine Gruppe russischer und österreichischer Wissenschaftler untersuchte unter Beteiligung von Heinz Kohlmann, einem berühmten Paläontologen, Kurator des Nationalparks Eisenwurzen, die Katastrophe vor 65 Millionen Jahren, als mehr als 75% aller Organismen auf der Erde ausstarben, einschließlich Dinosaurier. Die meisten Forscher glauben, dass das Aussterben auf den Fall eines Asteroiden zurückzuführen ist, obwohl es andere Standpunkte gibt.

Spuren dieser Katastrophe in geologischen Schnitten stellen eine dünne Schicht schwarzen Tons mit einer Dicke von 1 bis 5 cm dar. Einer dieser Schnitte befindet sich in Österreich, in den Ostalpen, im Nationalpark nahe der Kleinstadt Gams, liegt 200 km südwestlich von Wien. Als Ergebnis der Untersuchung von Proben aus diesem Abschnitt mit einem Rasterelektronenmikroskop wurden Partikel ungewöhnlicher Form und Zusammensetzung gefunden, die unter irdischen Bedingungen nicht gebildet werden und zum kosmischen Staub gehören.

Weltraumstaub auf der Erde

Zum ersten Mal wurden Spuren kosmischer Materie auf der Erde in rotem Tiefseeton von einer englischen Expedition entdeckt, die mit dem Challenger-Schiff (1872–1876) den Grund des Weltozeans erkundete. Sie wurden 1891 von Murray und Renard beschrieben. An zwei Stationen im Südpazifik wurden aus einer Tiefe von 4300 m Proben von Ferromanganknollen und magnetischen Mikrokugeln mit einem Durchmesser von bis zu 100 µm geborgen, die später „Weltraumkugeln“ genannt wurden. Eisenmikrosphären, die von der Challenger-Expedition geborgen wurden, wurden jedoch erst in den letzten Jahren im Detail untersucht. Es stellte sich heraus, dass die Kugeln zu 90 % aus metallischem Eisen und zu 10 % aus Nickel bestehen und ihre Oberfläche mit einer dünnen Kruste aus Eisenoxid bedeckt ist.

Reis. 1. Monolith aus dem Abschnitt Gams 1, vorbereitet für die Probenahme. Schichten unterschiedlichen Alters sind mit lateinischen Buchstaben gekennzeichnet. Die Übergangstonschicht zwischen Kreide- und Paläogenzeit (etwa 65 Millionen Jahre alt), in der eine Anhäufung von Metallmikrokugeln und -platten gefunden wurde, ist mit dem Buchstaben „J“ gekennzeichnet. Foto von A.F. Grachev

Mit der Entdeckung mysteriöser Kugeln in Tiefseetonen ist tatsächlich der Beginn der Erforschung kosmischer Materie auf der Erde verbunden. Das Interesse der Forscher an diesem Problem explodierte jedoch nach den ersten Starts von Raumfahrzeugen, mit deren Hilfe es möglich wurde, Mondboden und Proben von Staubpartikeln aus verschiedenen Teilen des Sonnensystems auszuwählen. Die Werke von K.P. Florensky (1963), der die Spuren der Tunguska-Katastrophe untersuchte, und E.L. Krinov (1971), der Meteoritenstaub am Ort des Einschlags des Sikhote-Alin-Meteoriten untersuchte.

Das Interesse der Forscher an metallischen Mikrokugeln hat zu ihrer Entdeckung in Sedimentgesteinen unterschiedlichen Alters und unterschiedlichen Ursprungs geführt. Mikrokugeln aus Metall wurden im Eis der Antarktis und Grönlands, in Tiefseesedimenten und Manganknollen, im Sand von Wüsten und Küstenstränden gefunden. Sie werden oft in Meteoritenkratern und neben ihnen gefunden.

In den letzten zehn Jahren wurden Metallmikrokugeln außerirdischen Ursprungs in Sedimentgesteinen unterschiedlichen Alters gefunden: vom Unterkambrium (vor etwa 500 Millionen Jahren) bis zu modernen Formationen.

Daten zu Mikrosphären und anderen Partikeln aus alten Ablagerungen ermöglichen es, die Volumina sowie die Gleichmäßigkeit oder Ungleichmäßigkeit der Versorgung der Erde mit kosmischer Materie, die Änderung der Zusammensetzung von Partikeln, die aus dem Weltraum auf die Erde gelangten, und die zu beurteilen Hauptquellen zu diesem Thema. Das ist wichtig, weil diese Prozesse die Entwicklung des Lebens auf der Erde beeinflussen. Viele dieser Fragen sind noch lange nicht gelöst, aber die Sammlung von Daten und ihre umfassende Untersuchung werden es zweifellos ermöglichen, sie zu beantworten.

Es ist jetzt bekannt, dass die Gesamtmasse des Staubs, der in der Erdumlaufbahn zirkuliert, etwa 1015 Tonnen beträgt.Jedes Jahr fallen 4 bis 10.000 Tonnen kosmischer Materie auf die Erdoberfläche. 95 % der Materie, die auf die Erdoberfläche fällt, sind Partikel mit einer Größe von 50-400 Mikrometern. Die Frage, wie sich die Ankunftsrate kosmischer Materie auf der Erde mit der Zeit verändert, bleibt trotz der vielen Studien, die in den letzten 10 Jahren durchgeführt wurden, bis heute umstritten.

Basierend auf der Größe kosmischer Staubpartikel werden derzeit interplanetarer kosmischer Staub mit einer Größe von weniger als 30 Mikrometer und Mikrometeoriten mit einer Größe von mehr als 50 Mikrometer unterschieden. Noch früher hatte E.L. Krinov schlug vor, die kleinsten Fragmente eines von der Oberfläche geschmolzenen Meteoriten Mikrometeoriten zu nennen.

Strenge Kriterien zur Unterscheidung zwischen kosmischem Staub und Meteoritenpartikeln wurden noch nicht entwickelt, und selbst am Beispiel der von uns untersuchten Hams-Sektion hat sich gezeigt, dass Metallpartikel und Mikrokugeln in Form und Zusammensetzung vielfältiger sind als die vorhandenen Klassifikationen. Die nahezu perfekte Kugelform, der metallische Glanz und die magnetischen Eigenschaften der Teilchen galten als Beweis für ihren kosmischen Ursprung. Laut Geochemiker E.V. Sobotovich, "das einzige morphologische Kriterium zur Beurteilung der Kosmogenität des untersuchten Materials ist das Vorhandensein von geschmolzenen Kugeln, einschließlich magnetischer." Neben der äußerst vielfältigen Form ist jedoch die chemische Zusammensetzung der Substanz von grundlegender Bedeutung. Die Forscher fanden heraus, dass es neben Mikrokugeln kosmischen Ursprungs eine Vielzahl von Kugeln unterschiedlicher Genese gibt - verbunden mit vulkanischer Aktivität, der lebenswichtigen Aktivität von Bakterien oder Metamorphose. Es gibt Hinweise darauf, dass eisenhaltige Mikrokugeln vulkanischen Ursprungs mit viel geringerer Wahrscheinlichkeit eine ideale Kugelform haben und darüber hinaus eine erhöhte Beimischung von Titan (Ti) (mehr als 10 %) aufweisen.

Russisch-österreichische Geologengruppe und Filmteam des Wiener Fernsehens über die Sektion Gams in den Ostalpen. Im Vordergrund - A. F. Grachev

Ursprung des kosmischen Staubs

Die Frage nach der Herkunft des kosmischen Staubs wird noch immer diskutiert. Professor E. V. Sobotovich glaubte, dass kosmischer Staub die Überreste der ursprünglichen protoplanetaren Wolke darstellen könnte, die 1973 von B.Yu beanstandet wurde. Levin und A.N. Simonenko, der glaubte, dass eine fein verteilte Substanz nicht lange konserviert werden könne (Earth and Universe, 1980, Nr. 6).

Es gibt noch eine andere Erklärung: Die Bildung von kosmischem Staub ist mit der Zerstörung von Asteroiden und Kometen verbunden. Wie von E.V. Sobotovich, wenn sich die Menge an kosmischem Staub, die in die Erde eindringt, nicht mit der Zeit ändert, dann B.Yu. Levin und A.N. Simonenko.

Trotz der Vielzahl an Studien kann die Antwort auf diese grundsätzliche Frage derzeit nicht gegeben werden, da nur sehr wenige quantitative Abschätzungen vorliegen und deren Genauigkeit umstritten ist. Kürzlich deuten Daten aus NASA-Isotopenstudien von kosmischen Staubpartikeln, die in der Stratosphäre gesammelt wurden, auf die Existenz von Partikeln präsolaren Ursprungs hin. In diesem Staub wurden Mineralien wie Diamant, Moissanit (Siliciumcarbid) und Korund gefunden, deren Entstehung anhand von Kohlenstoff- und Stickstoffisotopen auf die Zeit vor der Entstehung des Sonnensystems zurückgeführt werden kann.

Die Bedeutung der Untersuchung von kosmischem Staub im geologischen Teil liegt auf der Hand. Dieser Artikel stellt die ersten Ergebnisse einer Untersuchung kosmischer Materie in der Übergangstonschicht an der Kreide-Paläogen-Grenze (vor 65 Millionen Jahren) aus dem Gams-Abschnitt in den Ostalpen (Österreich) vor.

Allgemeine Merkmale der Gams-Sektion

Teilchen kosmischen Ursprungs wurden aus mehreren Abschnitten der Übergangsschichten zwischen Kreide und Paläogen (in der germanischen Literatur - die K/T-Grenze) gewonnen, die sich in der Nähe des Alpendorfes Gams befinden, wo der gleichnamige Fluss an mehreren Stellen mündet diese Grenze.

Im Abschnitt Gams 1 wurde ein Monolith aus dem Aufschluss geschnitten, in dem die K/T-Grenze sehr gut zum Ausdruck kommt. Seine Höhe beträgt 46 cm, die Breite beträgt 30 cm im unteren Teil und 22 cm im oberen Teil, die Dicke beträgt 4 cm. ,C…W), und in jeder Schicht sind die Zahlen (1, 2, 3 usw.) wurden auch alle 2 cm markiert. Die Übergangsschicht J an der K/T-Grenzfläche wurde genauer untersucht, wobei sechs Teilschichten mit einer Dicke von etwa 3 mm identifiziert wurden.

Die Ergebnisse der in der Sektion Gams 1 erzielten Studien werden in der Untersuchung einer anderen Sektion - Gams 2 - weitgehend wiederholt. Der Studienkomplex umfasste die Untersuchung von Dünnschnitten und monomineralischen Fraktionen, deren chemische Analyse sowie Röntgenfluoreszenz, Neutronen Aktivierungs- und Röntgenstrukturanalysen, Analyse von Helium, Kohlenstoff und Sauerstoff, Bestimmung der Zusammensetzung von Mineralien an einer Mikrosonde, magnetomineralogische Analyse.

Vielzahl von Mikropartikeln

Eisen- und Nickelmikrokugeln aus der Übergangsschicht zwischen Kreide und Paläogen im Gams-Abschnitt: 1 – Fe-Mikrokugel mit rauer, netzartig-hügeliger Oberfläche (oberer Teil der Übergangsschicht J); 2 – Fe-Mikrokugel mit rauer, längsparalleler Oberfläche (unterer Teil der Übergangsschicht J); 3 – Fe-Mikrokugel mit Elementen der kristallographischen Facettierung und der groben Oberflächentextur des Zellnetzwerks (Schicht M); 4 – Fe-Mikrokugel mit dünner Netzwerkoberfläche (oberer Teil der Übergangsschicht J); 5 – Ni-Mikrokugel mit Kristalliten auf der Oberfläche (oberer Teil der Übergangsschicht J); 6 – Aggregat aus gesinterten Ni-Mikrokugeln mit Kristalliten auf der Oberfläche (oberer Teil der Übergangsschicht J); 7 – Aggregat aus Ni-Mikrokügelchen mit Mikrodiamanten (C; oberer Teil der Übergangsschicht J); 8, 9 – charakteristische Formen von Metallpartikeln aus der Übergangsschicht zwischen Kreide und Paläogen im Abschnitt Gams in den Ostalpen.

In der Übergangstonschicht zwischen den beiden geologischen Grenzen – Kreide und Paläogen, sowie auf zwei Ebenen in den darüber liegenden Ablagerungen des Paläozäns im Gams-Abschnitt wurden viele Metallpartikel und Mikrokugeln kosmischen Ursprungs gefunden. Sie sind in Form, Oberflächenbeschaffenheit und chemischer Zusammensetzung viel vielfältiger als alle bisher bekannten Tonschichten dieses Zeitalters in anderen Regionen der Welt.

In der Gams-Sektion wird die kosmische Materie durch fein verteilte Partikel verschiedener Formen dargestellt, von denen die häufigsten magnetische Mikrokugeln mit einer Größe von 0,7 bis 100 μm sind, die zu 98% aus reinem Eisen bestehen. Solche Partikel in Form von Kügelchen oder Mikrokügelchen finden sich in großen Mengen nicht nur in Schicht J, sondern auch höher, in Tonen des Paläozäns (Schichten K und M).

Die Mikrokügelchen bestehen aus reinem Eisen oder Magnetit, einige von ihnen haben Verunreinigungen aus Chrom (Cr), einer Legierung aus Eisen und Nickel (Avaruit) und reinem Nickel (Ni). Einige Fe-Ni-Partikel enthalten eine Beimischung von Molybdän (Mo). In der Übergangstonschicht zwischen Kreide und Paläogen wurden sie alle erstmals entdeckt.

Noch nie zuvor sind Partikel mit einem hohen Nickelgehalt und einer signifikanten Beimischung von Molybdän, Mikrokugeln mit Chrom und Spiraleisenstücken begegnet. In der Übergangstonschicht in Gams wurden neben metallischen Mikrokugeln und Partikeln Ni-Spinell, Mikrodiamanten mit Mikrokugeln aus reinem Ni sowie zerrissene Platten aus Au und Cu gefunden, die in den darunter- und darüberliegenden Ablagerungen nicht gefunden wurden.

Charakterisierung von Mikropartikeln

Metallische Mikrokugeln im Abschnitt Gams sind auf drei stratigraphischen Ebenen vorhanden: Eisenhaltige Partikel verschiedener Formen sind in der Übergangstonschicht konzentriert, in den darüber liegenden feinkörnigen Sandsteinen der Schicht K, und die dritte Ebene wird von Schluffsteinen der Schicht M gebildet.

Einige Kugeln haben eine glatte Oberfläche, andere eine netzartige, hügelige Oberfläche und wieder andere sind mit einem Netzwerk kleiner polygonaler Risse oder einem System paralleler Risse bedeckt, die sich von einem Hauptriss aus erstrecken. Sie sind hohl, schalenartig, mit einem Tonmineral gefüllt und können auch eine innere konzentrische Struktur haben. Metallpartikel und Fe-Mikrokugeln sind in der gesamten Übergangstonschicht zu finden, sind jedoch hauptsächlich in den unteren und mittleren Horizonten konzentriert.

Mikrometeorite sind geschmolzene Partikel aus reinem Eisen oder einer Fe-Ni-Eisen-Nickel-Legierung (Awaruit); ihre Größe beträgt 5 bis 20 Mikrometer. Zahlreiche weiße Teilchen sind auf das obere Niveau der Übergangsschicht J beschränkt, während reine Eisenteilchen in den unteren und oberen Teilen der Übergangsschicht vorhanden sind.

Plättchenförmige Partikel mit querrauher Oberfläche bestehen nur aus Eisen, ihre Breite beträgt 10–20 µm und ihre Länge bis zu 150 µm. Sie sind leicht bogenförmig gekrümmt und treten an der Basis der Übergangsschicht J auf. In ihrem unteren Teil befinden sich ebenfalls Fe-Ni-Platten mit einer Beimischung von Mo.

Platten aus einer Legierung aus Eisen und Nickel haben eine längliche Form, leicht gekrümmt, mit Längsrillen auf der Oberfläche, die Abmessungen variieren in der Länge von 70 bis 150 Mikrometer bei einer Breite von etwa 20 Mikrometer. Sie sind häufiger in den unteren und mittleren Teilen der Übergangsschicht.

Eisenplatten mit Längsrillen sind in Form und Größe identisch mit Ni-Fe-Legierungsplatten. Sie sind auf die unteren und mittleren Teile der Übergangsschicht beschränkt.

Von besonderem Interesse sind Partikel aus reinem Eisen, die die Form einer regelmäßigen Spirale haben und in Form eines Hakens gebogen sind. Sie bestehen überwiegend aus reinem Fe, seltener handelt es sich um eine Fe-Ni-Mo-Legierung. Spiralförmige Eisenpartikel treten im oberen Teil der J-Schicht und in der darüber liegenden Sandsteinschicht (K-Schicht) auf. An der Basis der Übergangsschicht J wurde ein spiralförmiges Fe-Ni-Mo-Partikel gefunden.

Im oberen Teil der Übergangsschicht J befanden sich mehrere Mikrodiamantkörner, die mit Ni-Mikrokügelchen gesintert waren. Mikroprobenuntersuchungen von Nickelkugeln, die an zwei Instrumenten (mit Wellen- und energiedispersiven Spektrometern) durchgeführt wurden, zeigten, dass diese Kugeln aus fast reinem Nickel unter einem dünnen Nickeloxidfilm bestehen. Die Oberfläche aller Nickelkugeln ist mit ausgeprägten Kristalliten mit ausgeprägten Zwillingen von 1–2 µm Größe übersät. Solches reines Nickel in Form von Kugeln mit gut kristallisierter Oberfläche findet man weder in magmatischen Gesteinen noch in Meteoriten, wo Nickel zwangsläufig eine erhebliche Menge an Verunreinigungen enthält.

Bei der Untersuchung eines Monolithen aus dem Abschnitt Gams 1 wurden reine Ni-Kugeln nur im obersten Teil der Übergangsschicht J (in ihrem obersten Teil eine sehr dünne Sedimentschicht J 6, deren Dicke 200 μm nicht überschreitet) und entsprechend gefunden Gemäß den Daten der thermomagnetischen Analyse ist metallisches Nickel in der Übergangsschicht vorhanden, beginnend mit der Unterschicht J4. Hier wurden neben Ni-Kugeln auch Diamanten gefunden. In einer Schicht, die einem Würfel mit einer Fläche von 1 cm2 entnommen wurde, liegt die Anzahl der gefundenen Diamantkörner im Zehnerbereich (von Bruchteilen von Mikrometern bis zu mehreren zehn Mikrometern Größe) und Hunderten von Nickelkugeln derselben Größe.

In Proben des oberen Teils der Übergangsschicht, die direkt dem Aufschluss entnommen wurden, wurden Diamanten mit kleinen Nickelpartikeln auf der Kornoberfläche gefunden. Es ist bezeichnend, dass das Vorhandensein des Minerals Moissanit auch während der Untersuchung von Proben aus diesem Teil der Schicht J entdeckt wurde. Zuvor wurden Mikrodiamanten in der Übergangsschicht an der Kreide-Paläogen-Grenze in Mexiko gefunden.

Funde in anderen Gegenden

Hams-Mikrokugeln mit einer konzentrischen inneren Struktur ähneln denen, die von der Challenger-Expedition in Tiefseetonen des Pazifischen Ozeans abgebaut wurden.

Eisenpartikel von unregelmäßiger Form mit geschmolzenen Kanten sowie in Form von Spiralen und gekrümmten Haken und Platten sind den Zerstörungsprodukten von Meteoriten, die auf die Erde fallen, sehr ähnlich, sie können als Meteoriteneisen betrachtet werden. Avaruite und reine Nickelpartikel können derselben Kategorie zugeordnet werden.

Gekrümmte Eisenpartikel kommen den verschiedenen Formen der Pele-Tränen nahe - Lavatropfen (Lapilli), die Vulkane bei Eruptionen in flüssigem Zustand aus dem Schlot ausstoßen.

So ist die Übergangstonschicht in Gams heterogen aufgebaut und deutlich zweigeteilt. Im unteren und mittleren Teil überwiegen Eisenpartikel und Mikrokugeln, während der obere Teil der Schicht mit Nickel angereichert ist: Awaruit-Partikel und Nickel-Mikrokugeln mit Diamanten. Dies wird nicht nur durch die Verteilung von Eisen- und Nickelpartikeln im Ton bestätigt, sondern auch durch die Daten chemischer und thermomagnetischer Analysen.

Der Vergleich der Daten der thermomagnetischen Analyse und der Mikrosondenanalyse weist auf eine extreme Inhomogenität in der Verteilung von Nickel, Eisen und deren Legierungen innerhalb der Schicht J hin, jedoch wird nach den Ergebnissen der thermomagnetischen Analyse reines Nickel nur ab der Schicht J4 erfasst. Bemerkenswert ist auch, dass spiralförmiges Eisen hauptsächlich im oberen Teil der Schicht J auftritt und weiterhin in der darüber liegenden Schicht K auftritt, wo jedoch wenige Fe-, Fe-Ni-Partikel mit isometrischer oder lamellarer Form vorhanden sind.

Wir betonen, dass eine solch klare Differenzierung nach Eisen, Nickel und Iridium, die sich in der Übergangstonschicht in Gamsa manifestiert, auch in anderen Regionen existiert. So manifestierte sich im amerikanischen Bundesstaat New Jersey in der Übergangsschicht (6 cm) der Kügelchen die Iridiumanomalie scharf an ihrer Basis, während Impaktminerale nur im oberen (1 cm) Teil dieser Schicht konzentriert sind. In Haiti gibt es an der Kreide-Paläogen-Grenze und im obersten Teil der Sphärulenschicht eine starke Anreicherung von Ni und Impaktquarz.

Hintergrundphänomen für die Erde

Viele Merkmale der gefundenen Fe- und Fe-Ni-Kügelchen ähneln den Kugeln, die von der Challenger-Expedition in den Tiefseetonen des Pazifischen Ozeans, im Gebiet der Tunguska-Katastrophe und den Einschlagstellen der Sikhote-Alin entdeckt wurden Meteorit und dem Nio-Meteoriten in Japan sowie in Sedimentgesteinen unterschiedlichen Alters aus vielen Regionen der Welt. Mit Ausnahme der Gebiete der Tunguska-Katastrophe und des Sikhote-Alin-Meteoriteneinbruchs bildeten sich in allen anderen Fällen nicht nur Kügelchen, sondern auch Partikel verschiedener Morphologien, bestehend aus reinem Eisen (manchmal mit Chrom) und Nickel-Eisen-Legierung , steht in keinem Zusammenhang mit dem Aufprallereignis. Wir betrachten das Auftreten solcher Teilchen als Folge des Aufpralls von kosmischem interplanetarem Staub auf die Erdoberfläche – ein Prozess, der seit der Entstehung der Erde kontinuierlich andauert und eine Art Hintergrundphänomen darstellt.

Viele Partikel, die in der Gams-Sektion untersucht wurden, haben eine ähnliche Zusammensetzung wie die chemische Massenzusammensetzung der Meteoritensubstanz am Ort des Einschlags des Sikhote-Alin-Meteoriten (laut EL Krinov sind dies 93,29 % Eisen, 5,94 % Nickel, 0,38 % Kobalt).

Das Vorhandensein von Molybdän in einigen der Partikel ist nicht unerwartet, da viele Arten von Meteoriten es enthalten. Der Gehalt an Molybdän in Meteoriten (Eisen, Gestein und kohlige Chondriten) liegt zwischen 6 und 7 g/t. Die wichtigste war die Entdeckung von Molybdänit im Allende-Meteoriten als Einschluss in einer Metalllegierung der folgenden Zusammensetzung (Gew.-%): Fe – 31,1, Ni – 64,5, Co – 2,0, Cr – 0,3, V – 0,5, P – 0,1. Es sollte beachtet werden, dass natives Molybdän und Molybdänit auch im Mondstaub gefunden wurden, der von den automatischen Stationen Luna-16, Luna-20 und Luna-24 beprobt wurde.

Die erstmals gefundenen Kugeln aus reinem Nickel mit gut kristallisierter Oberfläche sind weder in magmatischen Gesteinen noch in Meteoriten bekannt, wo Nickel zwangsläufig eine erhebliche Menge an Verunreinigungen enthält. Eine solche Oberflächenstruktur aus Nickelkugeln könnte beim Einschlag eines Asteroiden (Meteoriten) entstanden sein, was zu einer Energiefreisetzung führte, die es ermöglichte, das Material des gefallenen Körpers nicht nur zu schmelzen, sondern auch zu verdampfen. Metalldämpfe konnten durch die Explosion in eine große Höhe (wahrscheinlich mehrere zehn Kilometer) emporgehoben werden, wo eine Kristallisation stattfand.

Partikel aus Avaruite (Ni3Fe) werden zusammen mit metallischen Nickelkugeln gefunden. Sie gehören zum Meteoritenstaub, und geschmolzene Eisenpartikel (Mikrometeoriten) sollten als "Meteoritenstaub" (nach der Terminologie von E. L. Krinov) betrachtet werden. Diamantkristalle, die zusammen mit Nickelkugeln angetroffen wurden, resultierten wahrscheinlich aus der Ablation (Schmelzen und Verdampfen) eines Meteoriten aus derselben Dampfwolke während seiner anschließenden Abkühlung. Es ist bekannt, dass synthetische Diamanten durch spontane Kristallisation aus einer Kohlenstofflösung in einer Schmelze von Metallen (Ni, Fe) oberhalb der Graphit-Diamant-Phasengleichgewichtslinie in Form von Einkristallen, deren Verwachsungen, Zwillingen, polykristallinen Aggregaten, Gerüstkristallen erhalten werden , nadelförmige Kristalle und unregelmäßige Körner. Nahezu alle aufgeführten typomorphen Merkmale von Diamantkristallen wurden in der untersuchten Probe gefunden.

Dies lässt den Schluss zu, dass die Prozesse der Kristallisation von Diamant in einer Wolke aus Nickel-Kohlenstoff-Dampf während seiner Abkühlung und der spontanen Kristallisation aus einer Kohlenstofflösung in einer Nickelschmelze in Experimenten ähnlich sind. Die endgültige Schlussfolgerung über die Natur von Diamant kann jedoch nach detaillierten Isotopenstudien gezogen werden, für die es notwendig ist, eine ausreichend große Menge der Substanz zu erhalten.

Supernova SN2010jl Foto: NASA/STScI

Erstmals haben Astronomen die Entstehung von kosmischem Staub in unmittelbarer Nähe einer Supernova in Echtzeit beobachtet und konnten so dieses mysteriöse Phänomen erklären, das in zwei Phasen abläuft. Der Prozess beginnt kurz nach der Explosion, dauert aber noch viele Jahre, schreiben die Forscher im Fachblatt Nature.

Wir alle bestehen aus Sternenstaub, aus den Elementen, die das Baumaterial für neue Himmelskörper sind. Astronomen haben lange angenommen, dass dieser Staub entsteht, wenn Sterne explodieren. Doch wie genau das passiert und wie Staubpartikel in der Nähe von Galaxien, wo es eine aktive gibt, nicht zerstört werden, blieb bisher ein Rätsel.

Diese Frage wurde erstmals durch Beobachtungen geklärt, die mit dem Very Large Telescope am Paranal-Observatorium im Norden Chiles gemacht wurden. Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Christa Gall (Christa Gall) von der dänischen Universität Aarhus untersuchte eine Supernova, die sich 2010 in einer 160 Millionen Lichtjahre von uns entfernten Galaxie ereignete. Die Forscher beobachteten mit der Katalognummer SN2010jl im sichtbaren und infraroten Lichtbereich über Monate und die ersten Jahre mit dem X-Shooter-Spektrographen.

„Als wir die Beobachtungsdaten kombinierten, konnten wir erstmals die Absorption verschiedener Wellenlängen im Staub um die Supernova herum messen“, erklärt Gall. „Dadurch konnten wir mehr über diesen Staub erfahren, als bisher bekannt war.“ Dadurch wurde es möglich, die verschiedenen Größen von Staubpartikeln und deren Entstehung genauer zu untersuchen.

Staub in unmittelbarer Nähe einer Supernova entsteht in zwei Stadien Foto: © ESO/M. Kornmesser

Wie sich herausstellte, bilden sich in der dichten Materie rund um den Stern relativ schnell Staubpartikel, die größer als ein tausendstel Millimeter sind. Die Größe dieser Partikel ist überraschend groß für kosmische Staubpartikel, was sie widerstandsfähig gegen Zerstörung durch galaktische Prozesse macht. „Unser Beweis für große Staubpartikel, die kurz nach einer Supernova-Explosion auftreten, bedeutet, dass es einen schnellen und effizienten Weg geben muss, sie zu bilden", fügt Co-Autor Jens Hjorth von der Universität Kopenhagen hinzu. „Aber wir verstehen noch nicht genau, wie das passiert."

Astronomen haben jedoch bereits eine Theorie, die auf ihren Beobachtungen basiert. Darauf aufbauend erfolgt die Staubbildung in 2 Stufen:

1. Kurz vor der Explosion schiebt der Stern Material in seinen umgebenden Raum. Dann kommt und breitet sich die Supernova-Schockwelle aus, hinter der eine kühle und dichte Gashülle entsteht – die Umgebung, in der Staubpartikel aus dem zuvor ausgestoßenen Material kondensieren und wachsen können.
2. In der zweiten Phase, mehrere hundert Tage nach der Supernova-Explosion, kommt Material hinzu, das bei der Explosion selbst ausgeschleudert wurde, und es kommt zu einer beschleunigten Staubbildung.

„Vor kurzem haben Astronomen viel Staub in den Überresten von Supernovae gefunden, die nach der Explosion entstanden sind. Sie fanden jedoch auch Hinweise auf eine kleine Staubmenge, die tatsächlich von der Supernova selbst stammte. Neue Beobachtungen erklären, wie dieser scheinbare Widerspruch aufgelöst werden kann“, schließt Christa Gall.

Nach Masse machen feste Staubpartikel einen vernachlässigbaren Teil des Universums aus, aber es ist dem interstellaren Staub zu verdanken, dass Sterne, Planeten und Menschen, die den Weltraum studieren und einfach die Sterne bewundern, entstanden sind und weiterhin erscheinen. Was ist das für eine Substanz - kosmischer Staub? Was bringt Menschen dazu, Expeditionen in den Weltraum auszustatten, die das Jahresbudget eines kleinen Staates wert sind, in der Hoffnung, nur und nicht mit fester Gewissheit, mindestens eine winzige Handvoll interstellaren Staubs zu extrahieren und zur Erde zu bringen?

Zwischen Sternen und Planeten

Staub wird in der Astronomie als kleine, Bruchteile eines Mikrometers große, feste Partikel bezeichnet, die im Weltraum fliegen. Kosmischer Staub wird oft bedingt in interplanetaren und interstellaren Staub unterteilt, obwohl der interstellare Eintritt in den interplanetaren Raum offensichtlich nicht verboten ist. Es dort zwischen dem „lokalen“ Staub zu finden, ist nicht einfach, die Wahrscheinlichkeit ist gering, und seine Eigenschaften in der Nähe der Sonne können sich erheblich ändern. Wenn Sie jetzt wegfliegen, an die Grenzen des Sonnensystems, ist die Wahrscheinlichkeit, echten interstellaren Staub einzufangen, sehr hoch. Die ideale Option besteht darin, das Sonnensystem insgesamt zu überschreiten.

Interplanetarer Staub, zumindest in relativer Nähe zur Erde, ist eine ziemlich gut untersuchte Angelegenheit. Es füllt den gesamten Raum des Sonnensystems aus und konzentriert sich auf die Ebene seines Äquators. Es entstand größtenteils als Ergebnis zufälliger Kollisionen von Asteroiden und der Zerstörung von Kometen, die sich der Sonne nähern. Die Zusammensetzung von Staub unterscheidet sich tatsächlich nicht von der Zusammensetzung von Meteoriten, die auf die Erde fallen: Es ist sehr interessant, sie zu untersuchen, und es gibt noch viele Entdeckungen auf diesem Gebiet, aber es scheint, dass es keine besonderen gibt hier intrigieren. Aber dank dieses besonderen Staubs kann man bei schönem Wetter im Westen unmittelbar nach Sonnenuntergang oder im Osten vor Sonnenaufgang einen fahlen Lichtkegel über dem Horizont bewundern. Dies ist das sogenannte Zodiacal - Sonnenlicht, das von kleinen kosmischen Staubpartikeln gestreut wird.

Viel interessanter ist interstellarer Staub. Seine Besonderheit ist das Vorhandensein eines festen Kerns und einer Schale. Der Kern scheint hauptsächlich aus Kohlenstoff, Silizium und Metallen zu bestehen. Und die Hülle besteht hauptsächlich aus gasförmigen Elementen, die auf der Oberfläche des Kerns gefroren sind und unter den Bedingungen des „Tiefkühlens“ des interstellaren Raums kristallisiert sind, und dies sind etwa 10 Kelvin, Wasserstoff und Sauerstoff. Es sind jedoch Verunreinigungen von Molekülen darin und komplizierter. Dies sind Ammoniak, Methan und sogar mehratomige organische Moleküle, die an einem Staubkorn haften bleiben oder sich beim Wandern auf seiner Oberfläche bilden. Einige dieser Substanzen fliegen natürlich beispielsweise unter Einwirkung von ultravioletter Strahlung von ihrer Oberfläche weg, aber dieser Vorgang ist reversibel - einige fliegen weg, andere gefrieren oder werden synthetisiert.

Nun, im Raum zwischen Sternen oder in der Nähe von ihnen wurden natürlich bereits keine chemischen, sondern physikalische, dh spektroskopische Methoden gefunden: Wasser, Oxide von Kohlenstoff, Stickstoff, Schwefel und Silizium, Chlorwasserstoff, Ammoniak, Acetylen, organisch Säuren, wie Ameisen- und Essigsäure, Ethyl- und Methylalkohole, Benzol, Naphthalin. Sie fanden sogar eine Aminosäure – Glycin!

Es wäre interessant, den interstellaren Staub zu fangen und zu untersuchen, der in das Sonnensystem eindringt und wahrscheinlich auf die Erde fällt. Das Problem des "Einfangens" ist nicht einfach, da es nur wenigen interstellaren Staubpartikeln gelingt, ihren Eismantel in der Sonne zu halten, insbesondere in der Erdatmosphäre. Große erhitzen sich zu stark - ihre kosmische Geschwindigkeit kann nicht schnell gelöscht werden und die Staubpartikel "brennen". Kleinere planen jedoch jahrelang in der Atmosphäre und behalten einen Teil der Hülle, aber hier entsteht das Problem, sie zu finden und zu identifizieren.

Es gibt noch ein weiteres sehr interessantes Detail. Es handelt sich um den Staub, dessen Kerne aus Kohlenstoff bestehen. Kohlenstoff, der in den Kernen von Sternen synthetisiert wird und beispielsweise aus der Atmosphäre alternder Sterne (wie rote Riesen) in den interstellaren Raum hinausfliegt, kühlt ab und kondensiert – ähnlich wie nach einem heißen Tag Nebel aus gekühlter Wasserdampf sammelt sich im Flachland. Abhängig von den Kristallisationsbedingungen können Schichtstrukturen aus Graphit, Diamantkristalle (stellen Sie sich vor – ganze Wolken aus winzigen Diamanten!) und sogar hohle Kugeln aus Kohlenstoffatomen (Fullerene) erhalten werden. Und in ihnen sind vielleicht, wie in einem Tresor oder Behälter, Partikel der Atmosphäre eines sehr alten Sterns gespeichert. Solche Staubpartikel zu finden, wäre ein riesiger Erfolg.

Wo findet man Weltraumstaub?

Es muss gesagt werden, dass das Konzept des kosmischen Vakuums als etwas völlig Leeres lange nur eine poetische Metapher geblieben ist. Tatsächlich ist der gesamte Raum des Universums, sowohl zwischen Sternen als auch Galaxien, mit Materie, Strömen von Elementarteilchen, Strahlung und Feldern gefüllt - magnetisch, elektrisch und gravitativ. Berührbar sind relativ gesehen nur Gas, Staub und Plasma, deren Anteil an der Gesamtmasse des Universums nach verschiedenen Schätzungen nur etwa 1-2 % beträgt bei einer durchschnittlichen Dichte von etwa 10-24 g/cm 3 . Gas im Weltraum ist am meisten, fast 99%. Das sind vor allem Wasserstoff (bis zu 77,4 %) und Helium (21 %), der Rest macht weniger als zwei Prozent der Masse aus. Und dann ist da noch Staub - seine Masse ist fast hundertmal geringer als die von Gas.

Obwohl manchmal die Leere im interstellaren und intergalaktischen Raum fast ideal ist: Manchmal gibt es 1 Liter Platz für ein Atom Materie! Ein solches Vakuum gibt es weder in terrestrischen Labors noch im Sonnensystem. Zum Vergleich können wir folgendes Beispiel geben: In 1 cm 3 der Luft, die wir atmen, gibt es ungefähr 30.000.000.000.000.000.000 Moleküle.

Diese Materie ist im interstellaren Raum sehr ungleich verteilt. Der größte Teil des interstellaren Gases und Staubs bildet eine Gas- und Staubschicht nahe der Symmetrieebene der galaktischen Scheibe. Seine Dicke in unserer Galaxie beträgt mehrere hundert Lichtjahre. Das meiste Gas und der Staub in seinen spiralförmigen Ästen (Armen) und seinem Kern sind hauptsächlich in riesigen Molekülwolken konzentriert, die eine Größe von 5 bis 50 Parsec (16-160 Lichtjahre) aufweisen und Zehntausende oder sogar Millionen von Sonnenmassen wiegen. Aber auch innerhalb dieser Wolken ist die Materie inhomogen verteilt. Im Hauptvolumen der Wolke, dem sogenannten Pelzmantel, hauptsächlich aus molekularem Wasserstoff, beträgt die Teilchendichte etwa 100 Stück pro 1 cm 3. Bei Verdichtungen innerhalb der Wolke erreicht sie jedoch Zehntausende von Partikeln pro 1 cm 3 , und in den Kernen dieser Verdichtungen im Allgemeinen Millionen von Partikeln pro 1 cm 3 . Es ist diese Unregelmäßigkeit in der Verteilung der Materie im Universum, die die Existenz von Sternen, Planeten und letztendlich uns selbst verdankt. Denn in Molekülwolken, dicht und relativ kalt, werden Sterne geboren.

Interessant: Je höher die Dichte der Wolke, desto vielfältiger ist sie in ihrer Zusammensetzung. Gleichzeitig besteht eine Entsprechung zwischen Dichte und Temperatur der Wolke (bzw. ihrer Einzelteile) und jenen Stoffen, deren Moleküle sich dort treffen. Das ist einerseits praktisch, um Wolken zu studieren: Indem man ihre einzelnen Bestandteile in verschiedenen Spektralbereichen entlang der charakteristischen Linien des Spektrums betrachtet, beispielsweise CO, OH oder NH 3, kann man in den einen oder anderen Teil davon „hineinschauen“. es. Auf der anderen Seite erfahren Sie durch Daten zur Zusammensetzung der Wolke viel über die darin ablaufenden Prozesse.

Darüber hinaus gibt es im interstellaren Raum, den Spektren nach zu urteilen, auch Substanzen, deren Existenz unter irdischen Bedingungen einfach unmöglich ist. Dies sind Ionen und Radikale. Ihre chemische Aktivität ist so hoch, dass sie auf der Erde sofort reagieren. Und in der verdünnten Kälte des Weltraums leben sie lange und ziemlich frei.

Im Allgemeinen ist Gas im interstellaren Raum nicht nur atomar. Wo es kälter ist, nicht mehr als 50 Kelvin, schaffen es die Atome, zusammenzuhalten und Moleküle zu bilden. Eine große Masse interstellaren Gases befindet sich jedoch immer noch im atomaren Zustand. Dies ist hauptsächlich Wasserstoff, seine neutrale Form wurde erst vor relativ kurzer Zeit entdeckt - 1951. Wie Sie wissen, sendet es Radiowellen mit einer Länge von 21 cm (Frequenz 1420 MHz) aus, deren Intensität bestimmt, wie viel es in der Galaxie gibt. Im Raum zwischen den Sternen ist es übrigens inhomogen verteilt. In Wolken aus atomarem Wasserstoff erreicht seine Konzentration mehrere Atome pro 1 cm3, aber zwischen Wolken ist sie um Größenordnungen geringer.

Schließlich existiert Gas in der Nähe heißer Sterne in Form von Ionen. Starke ultraviolette Strahlung erhitzt und ionisiert das Gas, und es beginnt zu leuchten. Deshalb sehen Bereiche mit einer hohen Konzentration an heißem Gas mit einer Temperatur von etwa 10.000 K wie leuchtende Wolken aus. Sie werden leichte Gasnebel genannt.

Und in jedem Nebel gibt es mehr oder weniger interstellaren Staub. Trotz der Tatsache, dass Nebel bedingt in staubig und gasförmig unterteilt werden, gibt es in beiden Staub. Und in jedem Fall ist es Staub, der anscheinend hilft, Sterne in den Tiefen von Nebeln zu bilden.

Nebelobjekte

Unter allen Weltraumobjekten sind Nebel vielleicht die schönsten. Dunkle Nebel im sichtbaren Bereich sehen zwar aus wie schwarze Kleckse am Himmel – sie lassen sich am besten vor dem Hintergrund der Milchstraße beobachten. Aber in anderen Bereichen elektromagnetischer Wellen, wie etwa Infrarot, sind sie sehr gut sichtbar – und die Bilder sind sehr ungewöhnlich.

Nebel sind isoliert im Weltraum, verbunden durch Gravitationskräfte oder äußeren Druck, Ansammlungen von Gas und Staub. Ihre Masse kann 0,1 bis 10.000 Sonnenmassen und ihre Größe 1 bis 10 Parsec betragen.

Anfangs ärgerten sich Astronomen über Nebel. Bis Mitte des 19. Jahrhunderts galten die entdeckten Nebel als lästiges Hindernis, das die Beobachtung von Sternen und die Suche nach neuen Kometen verhinderte. 1714 erstellte der Engländer Edmond Halley, dessen Name der berühmte Komet trägt, sogar eine „schwarze Liste“ von sechs Nebeln, um die „Kometenfänger“ nicht in die Irre zu führen, und der Franzose Charles Messier erweiterte diese Liste auf 103 Objekte. Glücklicherweise interessierten sich der Musiker Sir William Herschel, seine Schwester und sein Sohn, die in die Astronomie verliebt waren, für Nebel. Sie beobachteten den Himmel mit ihren selbst gebauten Teleskopen und hinterließen einen Katalog von Nebeln und Sternhaufen, der Informationen über 5.079 Weltraumobjekte enthält!

Die Herschels schöpften die Möglichkeiten optischer Teleskope jener Jahre praktisch aus. Die Erfindung der Fotografie und die lange Belichtungszeit ermöglichten es jedoch, sehr schwach leuchtende Objekte zu finden. Wenig später ermöglichten spektrale Analysemethoden, Beobachtungen in verschiedenen Bereichen elektromagnetischer Wellen, in Zukunft nicht nur viele neue Nebel zu entdecken, sondern auch ihre Struktur und Eigenschaften zu bestimmen.

Ein interstellarer Nebel sieht in zwei Fällen hell aus: Entweder ist er so heiß, dass sein Gas selbst leuchtet, solche Nebel nennt man Emissionsnebel; oder der Nebel selbst ist kalt, aber sein Staub streut das Licht eines nahen hellen Sterns – dies ist ein Reflexionsnebel.

Auch Dunkelnebel sind interstellare Ansammlungen von Gas und Staub. Aber im Gegensatz zu hellen Gasnebeln, die manchmal sogar mit einem starken Fernglas oder einem Teleskop sichtbar sind, wie der Orionnebel, emittieren Dunkelnebel kein Licht, sondern absorbieren es. Wenn das Licht eines Sterns durch solche Nebel fällt, kann der Staub es vollständig absorbieren und in für das Auge unsichtbare Infrarotstrahlung umwandeln. Daher sehen solche Nebel wie sternenlose Einbrüche am Himmel aus. V. Herschel nannte sie "Löcher im Himmel". Der vielleicht spektakulärste davon ist der Pferdekopfnebel.

Allerdings absorbieren Staubpartikel das Licht von Sternen möglicherweise nicht vollständig, sondern streuen es nur teilweise, wenn auch selektiv. Tatsache ist, dass die Größe der interstellaren Staubpartikel nahe an der Wellenlänge des blauen Lichts liegt, es also stärker gestreut und absorbiert wird und der „rote“ Anteil des Sternenlichts uns besser erreicht. Das ist übrigens eine gute Möglichkeit, die Größe von Staubkörnern daran abzuschätzen, wie sie Licht verschiedener Wellenlängen dämpfen.

Stern aus der Wolke

Die Gründe für die Entstehung von Sternen sind nicht genau geklärt – es gibt nur Modelle, die die experimentellen Daten mehr oder weniger zuverlässig erklären. Zudem sind die Entstehungswege, Eigenschaften und weiteren Schicksale von Sternen sehr vielfältig und hängen von sehr vielen Faktoren ab. Es gibt jedoch ein etabliertes Konzept oder besser gesagt die am weitesten entwickelte Hypothese, deren Kern im Allgemeinen darin besteht, dass Sterne aus interstellarem Gas in Gebieten mit erhöhter Materiedichte gebildet werden, dh in die Tiefen der interstellaren Wolken. Staub als Material könnte vernachlässigt werden, aber seine Rolle bei der Entstehung von Sternen ist enorm.

Dies geschieht (in der primitivsten Version für einen einzelnen Stern) anscheinend so. Erstens kondensiert eine protostellare Wolke aus dem interstellaren Medium, was auf gravitative Instabilität zurückzuführen sein kann, aber die Gründe können unterschiedlich sein und sind noch nicht vollständig verstanden. Auf die eine oder andere Weise zieht es sich zusammen und zieht Materie aus dem umgebenden Raum an. Die Temperatur und der Druck in seinem Zentrum steigen, bis die Moleküle im Zentrum dieser schrumpfenden Gaskugel beginnen, in Atome und dann in Ionen zu zerfallen. Ein solcher Prozess kühlt das Gas ab und der Druck im Inneren des Kerns fällt stark ab. Der Kern wird komprimiert und eine Stoßwelle breitet sich innerhalb der Wolke aus und wirft ihre äußeren Schichten ab. Es entsteht ein Protostern, der unter dem Einfluss der Gravitationskräfte weiter schrumpft, bis in seinem Zentrum thermonukleare Fusionsreaktionen beginnen – die Umwandlung von Wasserstoff in Helium. Die Kompression dauert einige Zeit an, bis die Kräfte der Gravitationskompression durch die Kräfte des Gases und des Strahlungsdrucks ausgeglichen sind.

Es ist klar, dass die Masse des gebildeten Sterns immer geringer ist als die Masse des Nebels, der ihn „erzeugt“ hat. Ein Teil der Materie, die keine Zeit hatte, auf den Kern zu fallen, wird durch die Stoßwelle „herausgeschwemmt“, Strahlung und Teilchen strömen dabei einfach in den umgebenden Raum.

Der Prozess der Entstehung von Sternen und Sternsystemen wird von vielen Faktoren beeinflusst, einschließlich des Magnetfelds, das oft zum „Aufbrechen“ der protostellaren Wolke in zwei, seltener drei Fragmente beiträgt, von denen jedes zu einem eigenen Protostern zusammengedrückt wird der Einfluss der Schwerkraft. So entstehen zum Beispiel viele Doppelsternsysteme – zwei Sterne, die um einen gemeinsamen Massenmittelpunkt kreisen und sich als Ganzes im Raum bewegen.

Da die "Alterung" des Kernbrennstoffs in den Eingeweiden der Sterne allmählich ausbrennt, und je schneller, desto größer der Stern. In diesem Fall wird der Wasserstoffkreislauf der Reaktionen durch Helium ersetzt, dann werden durch Kernfusionsreaktionen immer schwerere chemische Elemente bis hin zu Eisen gebildet. Am Ende nimmt der Kern, der durch thermonukleare Reaktionen nicht mehr Energie erhält, stark an Größe ab, verliert seine Stabilität und seine Substanz fällt sozusagen auf sich selbst. Es kommt zu einer gewaltigen Explosion, bei der sich Materie auf Milliarden Grad erhitzen kann und Wechselwirkungen zwischen Kernen zur Bildung neuer chemischer Elemente führen, bis hin zu den schwersten. Die Explosion wird von einer scharfen Freisetzung von Energie und der Freisetzung von Materie begleitet. Ein Stern explodiert - diesen Vorgang nennt man Supernova-Explosion. Am Ende verwandelt sich der Stern je nach Masse in einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch.

Dies ist wahrscheinlich das, was tatsächlich passiert. Jedenfalls besteht kein Zweifel daran, dass sich junge, also heiße Sterne und ihre Haufen meist nur in Nebeln befinden, also in Regionen mit erhöhter Gas- und Staubdichte. Dies ist deutlich auf Fotografien zu sehen, die von Teleskopen in verschiedenen Wellenlängenbereichen aufgenommen wurden.

Natürlich ist dies nicht mehr als die gröbste Zusammenfassung der Abfolge der Ereignisse. Für uns sind zwei Punkte grundlegend wichtig. Erstens, welche Rolle spielt Staub bei der Entstehung von Sternen? Und die zweite - wo kommt es eigentlich her?

Universelles Kühlmittel

In der Gesamtmasse der kosmischen Materie ist Staub selbst, dh Atome aus Kohlenstoff, Silizium und einigen anderen Elementen, die zu festen Partikeln kombiniert sind, so klein, dass sie es als Baumaterial für Sterne auf jeden Fall zu können scheinen nicht berücksichtigt werden. Tatsächlich ist ihre Rolle jedoch groß - sie kühlen das heiße interstellare Gas und verwandeln es in diese sehr kalte, dichte Wolke, aus der dann Sterne gewonnen werden.

Tatsache ist, dass sich interstellares Gas nicht selbst abkühlen kann. Die elektronische Struktur des Wasserstoffatoms ist so, dass es, falls vorhanden, überschüssige Energie abgeben kann, indem es Licht im sichtbaren und ultravioletten Bereich des Spektrums emittiert, aber nicht im Infrarotbereich. Bildlich gesprochen kann Wasserstoff keine Wärme abstrahlen. Um richtig abzukühlen, braucht es einen „Kühlschrank“, dessen Rolle genau die interstellaren Staubpartikel übernehmen.

Bei einer Kollision mit Staubkörnern mit hoher Geschwindigkeit – im Gegensatz zu schwereren und langsameren Staubkörnern fliegen Gasmoleküle schnell – verlieren sie an Geschwindigkeit und ihre kinetische Energie wird auf das Staubkorn übertragen. Außerdem heizt es sich auf und gibt diese überschüssige Wärme unter anderem in Form von Infrarotstrahlung an den umgebenden Raum ab, während es selbst abkühlt. Der Staub nimmt also die Wärme interstellarer Moleküle auf und wirkt als eine Art Heizkörper, der die Gaswolke kühlt. Es gibt nicht viel davon nach Masse - etwa 1% der Masse der gesamten Substanz der Wolke, aber dies reicht aus, um über Millionen von Jahren überschüssige Wärme abzuführen.

Wenn die Temperatur der Wolke sinkt, sinkt auch der Druck, die Wolke kondensiert und es können bereits Sterne daraus entstehen. Die Überreste des Materials, aus dem der Stern geboren wurde, sind wiederum die Quelle für die Entstehung von Planeten. Staubpartikel sind hier bereits in ihrer Zusammensetzung enthalten, und zwar in größeren Mengen. Denn nach seiner Geburt erwärmt und beschleunigt der Stern das gesamte Gas um ihn herum, und der Staub bleibt, um in der Nähe zu fliegen. Schließlich kann es abkühlen und wird viel stärker von einem neuen Stern angezogen als einzelne Gasmoleküle. Am Ende befindet sich neben dem neugeborenen Stern eine Staubwolke und an der Peripherie - staubgesättigtes Gas.

Dort werden Gasplaneten wie Saturn, Uranus und Neptun geboren. Nun, feste Planeten erscheinen in der Nähe des Sterns. Wir haben Mars, Erde, Venus und Merkur. Es stellt sich eine ziemlich klare Unterteilung in zwei Zonen heraus: Gasplaneten und feste. So stellte sich heraus, dass die Erde größtenteils aus interstellaren Staubpartikeln bestand. Metallische Staubpartikel sind Teil des Planetenkerns geworden, und jetzt hat die Erde einen riesigen Eisenkern.

Geheimnis des jungen Universums

Wenn sich die Galaxie gebildet hat, woher kommt dann der Staub - im Prinzip verstehen Wissenschaftler. Seine wichtigsten Quellen sind Novae und Supernovae, die einen Teil ihrer Masse verlieren und die Hülle in den umgebenden Raum "abwerfen". Darüber hinaus wird Staub auch in der expandierenden Atmosphäre der Roten Riesen geboren, von wo er durch den Strahlungsdruck buchstäblich weggefegt wird. In ihrer für Sterne kühlen Atmosphäre (etwa 2,5 - 3.000 Kelvin) gibt es ziemlich viele relativ komplexe Moleküle.

Aber hier ist ein Rätsel, das noch nicht gelöst wurde. Es wurde immer geglaubt, dass Staub ein Produkt der Entwicklung von Sternen ist. Mit anderen Worten, Sterne müssen geboren werden, einige Zeit existieren, alt werden und beispielsweise bei der letzten Supernova-Explosion Staub produzieren. Was war zuerst da, das Ei oder das Huhn? Der erste Staub, der für die Geburt eines Sterns notwendig war, oder der erste Stern, der aus irgendeinem Grund ohne die Hilfe von Staub geboren wurde, wurde alt, explodierte und bildete den allerersten Staub.

Was war am Anfang? Als der Urknall vor 14 Milliarden Jahren stattfand, gab es im Universum nur Wasserstoff und Helium, keine anderen Elemente! Damals tauchten die ersten Galaxien, riesige Wolken und in ihnen die ersten Sterne auf, die einen langen Weg im Leben zurücklegen mussten. Thermonukleare Reaktionen in den Kernen von Sternen sollten komplexere chemische Elemente „verschweißen“, Wasserstoff und Helium in Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff usw. umwandeln, und erst danach musste der Stern alles in den Weltraum werfen, explodieren oder allmählich die Schale fallen lassen. Dann musste diese Masse abkühlen, abkühlen und schließlich zu Staub werden. Aber schon 2 Milliarden Jahre nach dem Urknall, in den frühesten Galaxien, gab es Staub! Mit Hilfe von Teleskopen wurde es in Galaxien entdeckt, die 12 Milliarden Lichtjahre von unserer entfernt sind. Gleichzeitig sind 2 Milliarden Jahre zu kurz für den gesamten Lebenszyklus eines Sterns: In dieser Zeit haben die meisten Sterne keine Zeit zu altern. Woher der Staub in der jungen Galaxie kam, wenn es nichts als Wasserstoff und Helium geben sollte, ist ein Rätsel.

Staub - Reaktor

Interstellarer Staub fungiert nicht nur als eine Art universelles Kältemittel, vielleicht ist es ihm auch zu verdanken, dass komplexe Moleküle im Weltraum erscheinen.

Tatsache ist, dass die Oberfläche eines Staubkorns gleichzeitig als Reaktor dienen kann, in dem Moleküle aus Atomen gebildet werden, und als Katalysator für die Reaktionen ihrer Synthese. Denn die Wahrscheinlichkeit, dass viele Atome verschiedener Elemente gleichzeitig an einem Punkt kollidieren und sogar bei einer Temperatur knapp über dem absoluten Nullpunkt miteinander wechselwirken, ist unvorstellbar gering. Andererseits ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Staubkorn im Flug nacheinander mit verschiedenen Atomen oder Molekülen kollidiert, insbesondere innerhalb einer kalten, dichten Wolke, ziemlich hoch. Tatsächlich passiert Folgendes - so wird die Hülle interstellarer Staubkörner aus den darauf eingefrorenen Atomen und Molekülen gebildet.

Auf einer festen Oberfläche liegen Atome nebeneinander. Auf der Suche nach der energetisch günstigsten Position über die Oberfläche eines Staubkorns wandernd, treffen Atome aufeinander und erhalten durch ihre Nähe die Möglichkeit, miteinander zu reagieren. Natürlich sehr langsam - entsprechend der Staubtemperatur. Die Oberfläche von Partikeln, insbesondere solchen, die ein Metall im Kern enthalten, kann die Eigenschaften eines Katalysators aufweisen. Chemiker auf der Erde sind sich bewusst, dass die wirksamsten Katalysatoren nur Partikel von Bruchteilen eines Mikrometers sind, auf denen sich Moleküle anordnen und dann reagieren, die sich unter normalen Bedingungen völlig „gleichgültig“ gegenüberstehen. Anscheinend entsteht auch molekularer Wasserstoff auf diese Weise: Seine Atome „kleben“ an einem Staubkorn und fliegen dann davon – allerdings bereits paarweise in Form von Molekülen.

Es kann sehr gut sein, dass kleine interstellare Staubkörner, die in ihren Schalen einige organische Moleküle, darunter die einfachsten Aminosäuren, enthalten haben, vor etwa 4 Milliarden Jahren die ersten "Samen des Lebens" auf die Erde brachten. Das ist natürlich nichts weiter als eine schöne Hypothese. Aber zu seinen Gunsten spricht die Tatsache, dass eine Aminosäure, Glycin, in der Zusammensetzung von kaltem Gas und Staubwolken gefunden wurde. Vielleicht gibt es noch andere, nur bisher erlauben es die Fähigkeiten von Teleskopen nicht, sie zu entdecken.

Jagd nach Staub

Natürlich ist es möglich, die Eigenschaften des interstellaren Staubs aus der Ferne zu untersuchen – mit Hilfe von Teleskopen und anderen Instrumenten, die sich auf der Erde oder auf ihren Satelliten befinden. Aber es ist viel verlockender, interstellare Staubpartikel einzufangen und dann im Detail zu studieren, um herauszufinden - nicht theoretisch, sondern praktisch - woraus sie bestehen, wie sie angeordnet sind. Hier gibt es zwei Möglichkeiten. Sie können in die Tiefen des Weltraums gelangen, dort interstellaren Staub sammeln, ihn zur Erde bringen und ihn auf alle möglichen Arten analysieren. Oder Sie können versuchen, aus dem Sonnensystem herauszufliegen und den Staub auf dem Weg direkt an Bord des Raumfahrzeugs zu analysieren und die empfangenen Daten zur Erde zu senden.

Der erste Versuch, Proben von interstellarem Staub und im Allgemeinen von der Substanz des interstellaren Mediums zu bringen, wurde von der NASA vor einigen Jahren unternommen. Das Raumschiff war mit speziellen Fallen ausgestattet - Kollektoren zum Sammeln von interstellarem Staub und kosmischen Windpartikeln. Um Staubpartikel aufzufangen, ohne ihre Hülle zu verlieren, wurden die Fallen mit einer speziellen Substanz gefüllt – dem sogenannten Aerogel. Diese sehr leichte schaumige Substanz (deren Zusammensetzung ein Geschäftsgeheimnis ist) ähnelt Gelee. Einmal drin bleiben Staubpartikel hängen, und dann schlägt der Deckel wie in jeder Falle zu und ist bereits auf der Erde geöffnet.

Dieses Projekt hieß Stardust - Stardust. Sein Programm ist großartig. Nach dem Start im Februar 1999 wird die Ausrüstung an Bord schließlich Proben von interstellarem Staub und getrennt von Staub in unmittelbarer Nähe des Kometen Wild-2 sammeln, der im Februar letzten Jahres in die Nähe der Erde geflogen ist. Mit Containern gefüllt mit dieser wertvollsten Fracht fliegt das Schiff nun nach Hause, um am 15. Januar 2006 in Utah in der Nähe von Salt Lake City (USA) zu landen. Dann werden die Astronomen endlich mit eigenen Augen (natürlich mit Hilfe eines Mikroskops) jene Staubpartikel sehen, deren Zusammensetzung und Struktur sie bereits vorhergesagt haben.

Und im August 2001 flog Genesis nach Materieproben aus dem Weltraum. Dieses NASA-Projekt zielte hauptsächlich darauf ab, Sonnenwindpartikel einzufangen. Nach 1.127 Tagen im Weltraum, in denen es etwa 32 Millionen km geflogen war, kehrte das Schiff zurück und ließ eine Kapsel mit den erhaltenen Proben auf die Erde fallen - Fallen mit Ionen, Partikeln des Sonnenwinds. Leider passierte ein Unglück - der Fallschirm öffnete sich nicht und die Kapsel schlug mit aller Kraft auf den Boden. Und abgestürzt. Natürlich wurde das Wrack eingesammelt und sorgfältig untersucht. Im März 2005 sagte jedoch ein Teilnehmer des Programms, Don Barnetty, auf einer Konferenz in Houston, dass vier Kollektoren mit Sonnenwindpartikeln nicht betroffen seien und Wissenschaftler aktiv ihren Inhalt untersuchen, 0,4 mg des eingefangenen Sonnenwinds Houston.

Jetzt bereitet die NASA jedoch ein drittes Projekt vor, das noch grandioser ist. Dies wird die Weltraummission Interstellar Probe sein. Diesmal entfernt sich das Raumschiff in einer Entfernung von 200 AE. e. von der Erde (a. e. - die Entfernung von der Erde zur Sonne). Dieses Schiff wird nie zurückkehren, aber das Ganze wird mit einer Vielzahl von Geräten „vollgestopft“ sein, einschließlich der Analyse von interstellaren Staubproben. Wenn alles gut geht, werden endlich interstellare Staubpartikel aus dem All eingefangen, fotografiert und analysiert – automatisch direkt an Bord der Raumsonde.

Entstehung junger Sterne

1. Eine riesige galaktische Molekülwolke mit einer Größe von 100 Parsec, einer Masse von 100.000 Sonnen, einer Temperatur von 50 K, einer Dichte von 10 2 Teilchen / cm 3. Innerhalb dieser Wolke gibt es großräumige Kondensationen - diffuse Gas- und Staubnebel (1-10 Stk., 10.000 Sonnen, 20 K, 103 Teilchen/cm 4 Teilchen/cm3). In letzterem befinden sich Kugelhaufen mit einer Größe von 0,1 pc, einer Masse von 1-10 Sonnen und einer Dichte von 10-10 6 Teilchen / cm 3 , in denen neue Sterne entstehen.

2. Die Geburt eines Sterns in einer Gas- und Staubwolke

3. Ein neuer Stern mit seiner Strahlung und seinem Sternwind beschleunigt das umgebende Gas von sich weg

4. Ein junger Stern betritt den Weltraum, sauber und frei von Gas und Staub, und schiebt den Nebel, der ihn hervorgebracht hat

Stadien der "embryonalen" Entwicklung eines Sterns, dessen Masse der Sonne entspricht

5. Der Ursprung einer gravitativ instabilen Wolke von 2.000.000 Sonnen Größe, mit einer Temperatur von etwa 15 K und einer Anfangsdichte von 10 -19 g/cm 3

6. Nach mehreren hunderttausend Jahren bildet diese Wolke einen Kern mit einer Temperatur von etwa 200 K und einer Größe von 100 Sonnen, ihre Masse beträgt immer noch nur 0,05 der Sonnenmasse

7. In diesem Stadium zieht sich der Kern mit Temperaturen bis zu 2.000 K durch Wasserstoffionisation stark zusammen und erwärmt sich gleichzeitig auf 20.000 K, die Geschwindigkeit der Materie, die auf einen wachsenden Stern fällt, erreicht 100 km/s

8. Ein Protostern von der Größe zweier Sonnen mit einer Temperatur von 2x10 5 K im Zentrum und 3x10 3 K an der Oberfläche

9. Die letzte Stufe in der Vorentwicklung eines Sterns ist eine langsame Kompression, während der Lithium- und Beryllium-Isotope ausbrennen. Erst nach einem Temperaturanstieg auf 6x10 6 K beginnen im Inneren des Sterns thermonukleare Reaktionen der Heliumsynthese aus Wasserstoff. Die Gesamtdauer des Geburtszyklus eines Sterns wie unserer Sonne beträgt 50 Millionen Jahre, danach kann ein solcher Stern Milliarden von Jahren ruhig brennen

Olga Maksimenko, Kandidatin der Chemiewissenschaften

KOSMISCHER STAUB, feste Partikel mit charakteristischen Größen von etwa 0,001 Mikrometer bis etwa 1 Mikrometer (und möglicherweise bis zu 100 Mikrometer oder mehr im interplanetaren Medium und in protoplanetaren Scheiben), die in fast allen astronomischen Objekten zu finden sind: vom Sonnensystem bis zu sehr weit entfernten Galaxien und Quasare . Staubeigenschaften (Partikelkonzentration, chemische Zusammensetzung, Partikelgröße usw.) variieren erheblich von einem Objekt zum anderen, selbst bei Objekten des gleichen Typs. Kosmischer Staub streut und absorbiert einfallende Strahlung. Streustrahlung mit der gleichen Wellenlänge wie die einfallende Strahlung breitet sich in alle Richtungen aus. Die vom Staubkorn absorbierte Strahlung wird in Wärmeenergie umgewandelt, und das Partikel strahlt im Vergleich zur einfallenden Strahlung in der Regel in einem längerwelligen Bereich des Spektrums. Beide Prozesse tragen zur Auslöschung bei - die Dämpfung der Strahlung von Himmelskörpern durch Staub, der sich auf der Sichtlinie zwischen Objekt und Beobachter befindet.

Staubobjekte werden in fast dem gesamten Bereich elektromagnetischer Wellen untersucht - von Röntgen bis Millimeter. Elektrische Dipolstrahlung von schnell rotierenden ultrafeinen Partikeln scheint einen gewissen Beitrag zur Mikrowellenstrahlung bei Frequenzen von 10-60 GHz zu leisten. Eine wichtige Rolle spielen Laborexperimente, bei denen sie die Brechungsindizes messen, sowie die Absorptionsspektren und Streumatrizen von Partikeln - Analoga kosmischer Staubpartikel - simulieren die Prozesse der Bildung und des Wachstums feuerfester Staubkörner in der Atmosphäre von Sternen und protoplanetaren Scheiben die Bildung von Molekülen und die Entwicklung flüchtiger Staubbestandteile unter ähnlichen Bedingungen wie in dunklen interstellaren Wolken.

Kosmischer Staub, der sich in verschiedenen physikalischen Zuständen befindet, wird direkt in der Zusammensetzung von Meteoriten untersucht, die auf die Erdoberfläche gefallen sind, in den oberen Schichten der Erdatmosphäre (interplanetarer Staub und die Überreste kleiner Kometen), während Raumschiffflüge zu Planeten, Asteroiden und Kometen (in der Nähe von Planeten- und Kometenstaub) und jenseits der Grenzen der Heliosphäre (interstellarer Staub). Boden- und Weltraumfernbeobachtungen von kosmischem Staub umfassen das Sonnensystem (interplanetarer, zirkumplanetarer und kometenförmiger Staub, Staub in der Nähe der Sonne), das interstellare Medium unserer Galaxie (interstellarer, zirkumstellarer und nebulärer Staub) und andere Galaxien (extragalaktischer Staub). als sehr weit entfernte Objekte (kosmologischer Staub).

Kosmische Staubpartikel bestehen hauptsächlich aus kohlenstoffhaltigen Substanzen (amorpher Kohlenstoff, Graphit) und Magnesium-Eisen-Silikaten (Olivine, Pyroxene). Sie kondensieren und wachsen in den Atmosphären von Sternen später Spektralklassen und in protoplanetaren Nebeln und werden dann durch Strahlungsdruck in das interstellare Medium ausgestoßen. In interstellaren Wolken, besonders dichten, wachsen refraktäre Teilchen durch die Akkretion von Gasatomen weiter, sowie wenn Teilchen kollidieren und zusammenkleben (Koagulation). Dies führt zum Auftreten von Schalen aus flüchtigen Substanzen (hauptsächlich Eis) und zur Bildung von porösen Aggregatpartikeln. Die Zerstörung von Staubkörnern erfolgt durch die Streuung in Schockwellen, die nach Supernova-Explosionen entstehen, oder durch Verdunstung im Prozess der Sternentstehung, der in der Wolke begann. Der verbleibende Staub entwickelt sich in der Nähe des gebildeten Sterns weiter und manifestiert sich später in Form einer interplanetaren Staubwolke oder von Kometenkernen. Paradoxerweise ist der Staub um entwickelte (alte) Sterne „frisch“ (kürzlich in ihrer Atmosphäre gebildet) und um junge Sterne herum ist er alt (als Teil des interstellaren Mediums entstanden). Es wird angenommen, dass kosmologischer Staub, der möglicherweise in fernen Galaxien vorhanden ist, nach den Explosionen massereicher Supernovae im Auswurf von Materie kondensiert ist.

Zündete. siehe bei st. Interstellarer Staub.