In den Jahren 2003–2008 Eine Gruppe russischer und österreichischer Wissenschaftler unter Beteiligung von Heinz Kohlmann, einem berühmten Paläontologen, Kurator des Nationalparks Eisenwurzen, untersuchte 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 Abschnitten stellen eine dünne Schicht aus schwarzem Ton mit einer Dicke von 1 bis 5 cm dar. Einer dieser Abschnitte befindet sich in Österreich, in den Ostalpen, in Nationalpark in der Nähe der Kleinstadt Gams, 200 km südwestlich von Wien gelegen. Als Ergebnis der Untersuchung von Proben aus diesem Abschnitt mit einem Scan Elektronenmikroskop Es wurden Partikel ungewöhnlicher Form und Zusammensetzung gefunden, die unter irdischen Bedingungen nicht entstehen und zum kosmischen Staub gehören.

Kosmischer Staub 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 südlichen Teil Pazifik See Beim Baggern aus 4300 m Tiefe wurden Proben von Ferromanganknollen und magnetischen Mikrokugeln mit einem Durchmesser von bis zu 100 Mikrometern gehoben, die später den Namen "kosmische Kugeln" erhielten. Eisenmikrokugeln, die von der Challenger-Expedition geborgen wurden, wurden jedoch nur im Detail untersucht letzten Jahren. Es stellte sich heraus, dass die Bälle zu 90% aus bestehen metallisches Eisen, 10 % Nickel, und ihre Oberfläche ist mit einer dünnen Kruste aus Eisenoxid bedeckt.

Reis. 1. Monolith aus dem Abschnitt Gams 1, vorbereitet für die Probenahme. Ebenen sind mit lateinischen Buchstaben gekennzeichnet verschiedene Alter. 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. Nach den ersten Starts kam es jedoch zu einer Explosion des Interesses der Forscher an diesem Problem. Raumfahrzeug, mit deren Hilfe es möglich wurde, Monderde und Proben von Staubpartikeln aus verschiedenen Teilen des Sonnensystems auszuwählen. Bedeutung hatte auch 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.

BEI letztes Jahrzehnt Metallmikrokügelchen außerirdischen Ursprungs in Sedimentgesteinen unterschiedlichen Alters gefunden: vom unteren Kambrium (vor etwa 500 Millionen Jahren) bis zu modernen Formationen.

Daten zu Mikrokugeln 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 in die Erde gelangen, und die Primärpartikel zu beurteilen Quellen 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.

Das ist mittlerweile bekannt Gesamtgewicht Staub, der in der Erdumlaufbahn zirkuliert, beträgt etwa 1015 Tonnen.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 größer 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. Nahezu perfekte Kugelform, metallischer Glanz u magnetische Eigenschaften Partikel wurden als Beweis für ihre angesehen kosmischen Ursprung. Laut Geochemiker E.V. Sobotovich, "der einzige morphologisches Kriterium 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 zusammen mit Mikrosphären kosmischen Ursprungs gibt große Menge Kugeln einer anderen Genese - 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 große Nummer Forschung kann die Antwort auf diese grundlegende Frage derzeit nicht gegeben werden, weil quantitative Einschätzungen sehr wenige, und ihre Genauigkeit ist umstritten. BEI In letzter Zeit Daten aus Isotopenstudien zu NASA-Programm Kosmische Staubpartikel, die in der Stratosphäre gesammelt wurden, deuten 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 deutschsprachigen Literatur - die K/T-Grenze) gewonnen, die sich in der Nähe des Alpendorfes Gams befinden, wo der gleichnamige Fluss in mehrere übergeht Orte zeigt 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 unten 30 cm und oben 22 cm, die Dicke beträgt 4 cm allgemeines Studium Schnitt wurde der Monolith nach 2 cm (von unten nach oben) in Schichten geteilt, die durch Buchstaben gekennzeichnet sind Lateinisches Alphabet(A, B, C…W), und innerhalb jeder Schicht wurden auch die Zahlen (1, 2, 3 usw.) 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 erhaltenen 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, Neutronenaktivierung und Röntgenstrukturanalysen, Analyse von Helium, Kohlenstoff und Sauerstoff, Bestimmung der Zusammensetzung von Mineralien an einer Mikrosonde, magnetominerogische 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 TeilÜbergangsschicht J); 2 – Fe-Mikrokugel mit rauer, längsparalleler Oberfläche ( UnterteilÜbergangsschicht 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 Metallpartikel aus der Übergangsschicht zwischen Kreide und Paläogen im Abschnitt Gams in den Ostalpen.

In der Übergangsschicht aus Ton zwischen zwei geologische Grenzen– Kreide und Paläogen sowie auf zwei Ebenen in den darüber liegenden Ablagerungen des Paläozäns im Abschnitt Gams 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.

Im Abschnitt Gams wird kosmische Materie durch feine Teilchen repräsentiert verschiedene Formen, von denen die häufigsten magnetische Mikrokügelchen mit einer Größe von 0,7 bis 100 Mikron 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 begegnet hoher Inhalt Nickel und eine erhebliche Beimischung von Molybdän, Mikrokugeln mit Chrom und Spiraleisenstücke. Neben Metallmikrokugeln und -partikeln wurden in der Übergangstonschicht in Gams Ni-Spinell, Mikrodiamanten mit Mikrokugeln aus reinem Ni und zerrissene Platten aus Au und Cu gefunden, die in den darunter und darüber liegenden Ablagerungen nicht zu finden sind.

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 netzartig-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.

Partikel in Form von Plättchen mit quer unebener 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 einer gut kristallisierten Oberfläche findet man nicht in Magmatische Gesteine, noch in Meteoriten, wo Nickel notwendigerweise eine beträchtliche 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.

Proben aus dem oberen Teil der Übergangsschicht, die direkt aus dem Aufschluss entnommen wurden, enthielten Diamanten mit kleine Partikel Nickel auf der Kornoberfläche. 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 Mikrosphären mit konzentrisch Interne Strukturähnlich denen, die von der Challenger-Expedition in den Tiefseetonen des Pazifischen Ozeans abgebaut wurden.

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

Gekrümmte Eisenpartikel kommen den verschiedenen Formen von Pele-Tränen nahe - Lavatropfen (Lapilli), die hineingeworfen werden flüssigen Zustand Vulkane aus dem Schlot bei Eruptionen.

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. Im amerikanischen Bundesstaat New Jersey beispielsweise manifestierte sich die Iridium-Anomalie in der Übergangsschicht (6 cm) der Kügelchen 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 Orten des Untergangs der Sikhote entdeckt wurden -Alin-Meteorit und der Nio-Meteorit in Japan sowie in Sedimenten Felsen unterschiedlichen Alters aus vielen Teilen 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 E. L. 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 angemerkt werden, dass natives Molybdän und Molybdänit auch in Mondstaubproben gefunden wurden automatische Stationen„Luna-16“, „Luna-20“ und „Luna-24“.

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 im Falle eines Asteroiden (Meteoriten)-Einschlags entstanden sein, der zu einer Energiefreisetzung führte, die es ermöglichte, das Material nicht nur zu schmelzen gefallener Körper sondern auch verdunsten. Durch die Explosion könnten Metalldämpfe aufsteigen tolle Höhe(wahrscheinlich mehrere zehn Kilometer), wo die Kristallisation stattfand.

Partikel aus Awaruit (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. Die zusammen mit den Nickelkugeln angetroffenen Diamantkristalle entstanden wahrscheinlich durch die Ablation (Schmelzen und Verdampfen) des 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.

So zeigte die Untersuchung kosmischer Materie in der Übergangstonschicht an der Grenze zwischen Kreidezeit und Paläogen ihre Anwesenheit in allen Teilen (von Schicht J1 bis Schicht J6), aber Anzeichen eines Einschlagsereignisses werden nur von Schicht J4 aufgezeichnet, die 65 Millionen beträgt Jahre alt. Diese Schicht aus kosmischem Staub kann mit der Zeit des Todes von Dinosauriern verglichen werden.

A. F. GRACHEV Doktor der geologischen und mineralogischen Wissenschaften, V. A. TSELMOVICH Kandidat der physikalischen und mathematischen Wissenschaften, Institut für Physik der Erde RAS (IFZ RAS), O. A. KORCHAGIN Kandidat der geologischen und mineralogischen Wissenschaften, Geologisches Institut der Russischen Akademie der Wissenschaften (GIN RAS ).

Zeitschrift "Erde und Universum" № 5 2008.

KOSMISCHER STAUB, feste Partikel mit charakteristischen Größen von etwa 0,001 µm bis etwa 1 µm (und möglicherweise bis zu 100 µm oder mehr im interplanetaren Medium und in protoplanetaren Scheiben), die in fast allen vorkommen astronomische Objekte: vom Sonnensystem bis sehr ferne 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 der gesamten Bandbreite erforscht Elektromagnetische Wellen- 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. Wichtige Rolle abspielen Laborexperimente, die die Brechungsindizes messen, sowie die Absorptionsspektren und Streumatrizen von Partikeln - Analoga kosmischer Staubkörner, simulieren die Prozesse der Bildung und des Wachstums feuerfester Staubkörner in den Atmosphären von Sternen und protoplanetaren Scheiben, untersuchen die Bildung von Molekülen und die Entwicklung flüchtiger Staubkomponenten unter ähnlichen Bedingungen wie in dunklen interstellaren Wolken.

Weltraumstaub in verschiedenen gefunden Physische Verfassung, direkt untersucht in der Zusammensetzung von Meteoriten, die in den oberen Schichten auf die Erdoberfläche fielen Erdatmosphäre(interplanetarer Staub und Überreste kleine Kometen), während Raumfahrzeugflügen zu Planeten, Asteroiden und Kometen (in der Nähe von Planeten- und Kometenstaub) und jenseits 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 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 Staubpartikeln erfolgt durch Einsprühen Stoßwellen, die nach Ausbrüchen von Supernovae oder Verdunstung im Prozess der Sternentstehung entstehen, 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 Staub um entwickelte (alte) Sterne „frisch“ (kürzlich in ihrer Atmosphäre gebildet), und um junge Sterne herum ist er alt (entwickelt in der Zusammensetzung). interstellares Medium). 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.

Weltraumvakuum ist seit langem ein sehr konventionelles Konzept. Der Raum zwischen Planeten und sogar zwischen Sternen ist alles andere als leer - er ist mit Materie in Form verschiedener Strahlungen, Felder und Ströme gefüllt Elementarteilchen und ... Substanzen. Der größte Teil dieser Substanz – 99 % – ist Gas (hauptsächlich Wasserstoff, in geringeren Grades Helium), aber es gibt auch feste Partikel. Diese Teilchen werden auch kosmischer Staub genannt.

Er ist wirklich allgegenwärtig: Es gibt interstellaren und interplanetaren Staub – allerdings ist die Unterscheidung nicht immer einfach, denn auch interstellarer Staub kann hineinfallen interplanetaren Raum... aber wenn Sie über das Sonnensystem hinausgehen, vorzugsweise weiter weg, können Sie interstellaren Staub "in finden reiner Form", ohne eine Beimischung von interplanetarischem ... Ja, was Sonnensystem- kosmischer Staub setzt sich ständig auf der Erde ab, und die Zählung geht bis zu zehn Kilotonnen pro Jahr. Es wird sogar angenommen, dass 24% des Staubs, der sich in zwei Wochen in einer verschlossenen Wohnung absetzt, genau kosmischer Staub ist!

Was ist kosmischer Staub? Wie bereits erwähnt, handelt es sich dabei um im Weltall verstreute feste Teilchen. Ihre Größe ist klein: Die größten Partikel erreichen 0,1 Mikrometer (ein Tausendstel der Länge eines Millimeters) und die kleinsten - im Allgemeinen mehrere Moleküle. Chemische Zusammensetzung Interplanetarer Staub unterscheidet sich praktisch nicht von der Zusammensetzung von Meteoriten, die von Zeit zu Zeit auf die Erde fallen, aber interstellarer Staub auf diesem Planeten ist interessanter. Seine Partikel haben neben einem festen Kern auch eine Hülle, die sich in ihrer Zusammensetzung vom Gift unterscheidet. Der Kern besteht aus Kohlenstoff, Siliziummetallen, er ist von Kernen von Atomen gasförmiger Elemente umgeben, die unter den Bedingungen des interstellaren Raums schnell kristallisieren ("einfrieren" auf dem Kern) - das ist die Hülle. Kristallisationsprozesse können aber auch die Kerne von Staubpartikeln angreifen, insbesondere solche, die aus Kohlenstoff bestehen. In diesem Fall können sich Kristalle aus ... Diamanten bilden (so erinnert man sich an den Weltraumpiraten aus der Arbeit von Kir Bulychev, der Diamantstaub in das Schmiermittel von Robotern auf dem Planeten Shelezyak gegossen hat!).

Aber das ist nicht das größte Wunder, das bei der Kristallisation von Kohlenstoff geschehen kann - während sich Kohlenstoffatome in hohlen Kugeln (sogenannten Fullerenen) anordnen können, in denen Partikel der Atmosphäre alter Sterne eingeschlossen sind ... die Untersuchung einer solchen Substanz könnte vieles erhellen!

Obwohl die Partikel des kosmischen Staubs so klein sind, ist es schwierig, sie zu übersehen, wenn sie sich in Staubwolken sammeln. Die Dicke der Gas- und Staubschicht unserer Galaxie wird in Hunderten von Lichtjahren gemessen, die meiste Materie konzentriert sich in den Spiralarmen.

In einigen Fällen "verdecken" Staubwolken die Sterne für uns und sogar für den Haufen, indem sie ihr Licht absorbieren - in diesem Fall sehen die Staubwolken wie schwarze Löcher aus. Kosmischer Staub absorbiert blaue Strahlen am besten und rote Strahlen am wenigsten, sodass das Licht eines Sterns, der durch das mit kosmischem Staub gefüllte interstellare Medium hindurchgeht, „rot“ wird.

Woher kommt all diese Pracht? Beginnen wir mit der Tatsache, dass es anfangs im Universum nur Molekülwolken aus Wasserstoff gab ... alle anderen Elemente wurden in den Kernen von Sternen geboren (und werden weiterhin geboren) - diese grandiosen " Fusionsreaktoren". Atmosphären junger Sterne - Rote Zwerge - vergehen langsam Platz, alt massive Sterne, explodiert am Ende seiner " Lebenszyklus, werfen eine riesige Menge Materie in den Weltraum. Im interstellaren Raum werden diese Substanzen (zunächst in Gaszustand) kondensieren zu stabilen Atomgruppen oder sogar Molekülen. Andere Atome oder Moleküle schließen sich solchen Gruppen an und treten ein chemische Reaktion mit bestehenden (diesen Vorgang nennt man Chemisorption), und wenn die Konzentration solcher Partikel hoch genug ist, können sie sogar zusammenkleben, ohne sich zu zersetzen.

So entsteht kosmischer Staub ... und wir können zu Recht sagen, dass er eine große Zukunft hat: Schließlich werden aus Gas- und Staubwolken neue Sterne mit Planetensystemen geboren!

Viele Menschen bewundern mit Freude das wunderschöne Schauspiel des Sternenhimmels, einer der großartigsten Schöpfungen der Natur. Am klaren Herbsthimmel ist deutlich zu erkennen, wie ein schwach leuchtendes Band, genannt Milchstraße, die unregelmäßige Konturen mit unterschiedlicher Breite und Helligkeit aufweist. Wenn wir die Milchstraße, die unsere Galaxie bildet, durch ein Teleskop betrachten, stellt sich heraus, dass dieses helle Band in viele schwache zerfällt leuchtende Sterne, die mit bloßem Auge zu einem soliden Strahlen verschmelzen. Es ist jetzt festgestellt, dass die Milchstraße nicht nur aus Sternen besteht und Sternhaufen, aber auch von Gas- und Staubwolken.

Weltraumstaub kommt in vielen vor Weltraumobjekte, wo es zu einem schnellen Abfluss von Materie kommt, begleitet von einer Abkühlung. Es manifestiert sich in Infrarotstrahlung heiße Sterne Wolf-Rayet mit einem sehr starken Sternenwind, Planetarische Nebel, Hüllen von Supernovae und neue Sterne. Große Menge Staub existiert in den Kernen vieler Galaxien (z. B. M82, NGC253), aus denen ein intensiver Gasaustritt erfolgt. Die Wirkung von kosmischem Staub ist während der Strahlung am stärksten ausgeprägt neuer Stern. Einige Wochen nach der maximalen Helligkeit der Nova erscheint in ihrem Spektrum ein starker Strahlungsüberschuss im Infrarotbereich, verursacht durch das Auftreten von Staub mit einer Temperatur von etwa K. Weiter

Interstellarer Staub ist ein Produkt verschiedener Intensitätsprozesse, die in allen Ecken des Universums auftreten, und seine unsichtbaren Partikel erreichen sogar die Erdoberfläche und fliegen in der Atmosphäre um uns herum.

Eine immer wieder bestätigte Tatsache - die Natur mag keine Leere. Der interstellare Weltraum, der uns wie ein Vakuum vorkommt, ist tatsächlich mit Gas und mikroskopisch kleinen Staubpartikeln von 0,01 bis 0,2 Mikrometern Größe gefüllt. Die Kombination dieser unsichtbaren Elemente führt zu Objekten von enormer Größe, einer Art Wolken des Universums, die in der Lage sind, bestimmte Arten von zu absorbieren spektrale Strahlung Sterne, die sie manchmal vollständig vor terrestrischen Forschern verbergen.

Woraus besteht interstellarer Staub?

Diese mikroskopisch kleinen Partikel haben einen Kern, der darin gebildet wird Gashülle Sterne und hängt ganz von seiner Zusammensetzung ab. Beispielsweise wird Graphitstaub aus Kohlenstoffkörnern und Silikatstaub aus Sauerstoffkörnern gebildet. Das interessanter Prozess, die ganze Jahrzehnte andauern: Beim Abkühlen verlieren die Sterne ihre Moleküle, die sich beim Flug ins All zu Gruppen zusammenschließen und zur Grundlage des Kerns eines Staubkorns werden. Außerdem wird eine Hülle aus Wasserstoffatomen und komplexeren Molekülen gebildet. Unter Bedingungen niedrige Temperaturen interstellarer Staub liegt in Form von Eiskristallen vor. Kleine Reisende, die durch die Galaxie wandern, verlieren einen Teil des Gases, wenn sie erhitzt werden, aber neue Moleküle treten an die Stelle der abgereisten Moleküle.

Lage und Eigenschaften

Der Hauptteil des Staubs, der auf unsere Galaxie fällt, konzentriert sich in der Region Milchstraße. Es hebt sich in Form von schwarzen Streifen und Flecken vom Hintergrund der Sterne ab. Obwohl das Gewicht von Staub im Vergleich zum Gewicht von Gas vernachlässigbar ist und nur 1% beträgt, kann es sich vor uns verstecken Himmelskörper. Die Partikel sind zwar mehrere zehn Meter voneinander entfernt, aber selbst in einer solchen Menge absorbieren die dichtesten Regionen bis zu 95 % des von Sternen emittierten Lichts. Die Größe von Gas- und Staubwolken in unserem System ist wirklich riesig, sie werden in Hunderten von Lichtjahren gemessen.

Auswirkungen auf Beobachtungen

Thackay-Globuli verdunkeln die Region des Himmels hinter ihnen

Interstellarer Staub absorbiert die meisten Sternstrahlung, insbesondere im blauen Spektrum, verzerrt ihr Licht und ihre Polarität. Kurzwellen von entfernten Quellen erhalten die größte Verzerrung. Mit Gas vermischte Mikropartikel sind als dunkle Flecken auf der Milchstraße sichtbar.

In Verbindung mit diesem Faktor ist der Kern unserer Galaxie vollständig verborgen und steht nur zur Beobachtung zur Verfügung Infrarotstrahlen. Wolken mit einer hohen Staubkonzentration werden fast undurchsichtig, damit die Partikel im Inneren ihre eisige Hülle nicht verlieren. Moderne Forscher und Wissenschaftler glauben, dass sie es sind, die zusammenhalten und die Kerne neuer Kometen bilden.

Die Wissenschaft hat den Einfluss von Staubkörnchen auf die Prozesse der Sternentstehung nachgewiesen. Diese Partikel enthalten verschiedene Substanzen, darunter Metalle, die als Katalysatoren für zahlreiche chemische Prozesse wirken.

Unser Planet erhöht jedes Jahr seine Masse aufgrund des fallenden Inter Sternenstaub. Natürlich sind diese mikroskopisch kleinen Partikel unsichtbar, und um sie zu finden und zu untersuchen, erforschen sie den Meeresboden und Meteoriten. Das Sammeln und Transportieren von interstellarem Staub ist zu einer der Funktionen von Raumfahrzeugen und Missionen geworden.

Große Teilchen verlieren beim Eintritt in die Erdatmosphäre ihre Hülle, kleine umkreisen uns jahrelang unsichtbar. Kosmischer Staub ist allgegenwärtig und in allen Galaxien ähnlich, beobachten Astronomen regelmäßig dunkle Linien auf dem Antlitz ferner Welten.