Текст книги "Метеориты. Космические камни, создавшие наш мир"

2. «Падения» и «находки»

Увидеть своими глазами падение метеорита на земную поверхность и точно заметить место – такое случается крайне редко. Метеориты, падение которых наблюдают люди и которые находятся вскоре после этого, так и называются: «падения». Из примерно 60 000 известных метеоритов «падений» меньше 1 200¹ – меньше одного случая из пятидесяти. «Падения» ценятся очень высоко. Эти метеориты обычно важны в нескольких аспектах: в культурном, так как их появлению сопутствует поток возбужденных рассказов очевидцев, историй, приукрашенных фантастическими подробностями, и в научном – ведь они хранят в себе ценную геологическую информацию.

До момента, когда они окажутся на земной поверхности, метеориты находятся в инертном космическом вакууме, где нет каких-либо газов, которые могли бы с ними взаимодействовать. Поэтому они остаются химически неизменными на протяжении миллиардов лет. Даже бурное вторжение в земную атмосферу не меняет их первичной сущности: перегреваются только внешние слои метеорита, а они быстро сбрасываются, прежде чем тепло добирается до сердцевины. Однако как только метеорит оказывается на Земле, он немедленно начинает подвергаться внешним воздействиям: со всех сторон его атакуют и атмосферный кислород, и дожди, и легионы микробов, покрывающих поверхность нашей планеты. Геологические процессы, история которых непрерывно записывается и отражается в структуре земных камней, тут же начинают переписывать историю, сохраненную в структуре метеоритов. Оставаясь нетронутыми, «падения» часто имеют ценность, многократно превышающую стоимость равного им по весу чистого золота.

По земной поверхности падающие метеориты распределяются практически равномерно, разве что чуть чаще встречаются на экваториальных широтах – поэтому вероятность падения примерно одинакова на поле в Шотландии и на такого же размера поле в Австралии или Перу. Земля преимущественно покрыта океанами, поэтому большинство метеоритов тонет в водяной бездне и теряется навеки. Метеориты, которым повезло упасть на твердую почву, получают имена по названиям мест, где они оказываются. Поэтому имена метеоритов могут выглядеть и звучать очень по-разному – то старомодно (Уолд Коттедж), то как скороговорка (Миллибиллилли), то забавно (Верблюд Донга).

Каждый год на поверхность Земли выпадает 40 000 тонн внеземного вещества. Но если так, почему же поверхность нашей планеты не покрыта толстым слоем метеоритов? Дело в размерах. Размеры Земли огромны: это самая большая каменная планета Солнечной системы, и на общей площади ее поверхности в полмиллиарда квадратных километров даже 40 000 тонн вещества распределятся весьма тонким слоем, как крохотный кусочек масла, размазанный по огромному тосту. На Сент-Джеймс Парк в центре Лондона в год придется одна чайная ложка метеоритного вещества – это заметить невозможно.

Далеко не все внеземное вещество выпадает на Землю в виде камней. Большая его часть представляет собой «дождь» из микроскопических твердых частиц, называемых «космической пылью». Видеть их можно только наметанным глазом в микроскоп. Камнями можно назвать лишь ничтожную часть выпадающей материи. Метеориты таких размеров, как «падения» Уолд Коттеджа или Храшчины, исключительно редки. Гигантские метеоритные «падения» размером с автомобиль, вроде древнего Кампо дель Сьело, случаются раз в жизни – и даже тогда они в основном попадают в океан и там исчезают.

Почти 59 000 метеоритов, падения которых так никто и не увидел, называются «находками». Эти метеориты лежат на земной поверхности, пока кто-нибудь не отыщет их и не доставит в лабораторию или хранилище, где они будут содержаться в условиях низкой влажности и постоянной температуры, чтобы предотвратить химическое воздействие атмосферной влаги. В некоторых таких хранилищах особо ценные метеориты содержатся в высоком вакууме или атмосфере чистого азота – опять-таки для предотвращения коррозии.

«Находки» могут валяться на земле десятки или даже сотни тысяч лет, пока кто-нибудь не подберет их; а если этого не случится в течение разумного времени, воздействие внешней среды сделает их неотличимыми от лежащих рядом обычных камней. Они войдут в состав песков и почв Земли, станут обычным гравием. Подумать только – камни, просуществовавшие в межпланетном пространстве несколько миллиардов лет со времени образования Солнечной системы, могут полностью разрушиться, проведя на земной поверхности менее миллиона лет.

Подобно «падениям», «находки» имеют научную ценность, хотя анализировать их надо с осторожностью, не забывая о часто встречающихся дефектах: металлы окисляются и ржавеют, сложные взаимодействия камня с просачивающейся в него дождевой водой ведут к образованию новых минералов, при проникновении растворов в трещины образуются отложения солей. Отделить особенности, изначально присущие самому метеориту, от приобретенных им на Земле иногда бывает очень трудно.

Изучение метеоритов дало нам богатейшую информацию, отчасти благодаря большому объему доступных данных. Но так было не всегда: когда Ховард в начале XIX века выполнил свои важнейшие аналитические исследования, в его распоряжении было всего восемь метеоритов, и даже к середине XX столетия их насчитывалось в общей сложности менее 2 000. Ситуация изменилась благодаря случайному открытию, сделанному в одном из самых отдаленных уголков нашей планеты. С него и началась «метеоритная лихорадка».

Находки в ледяной пустыне

Летом 1969 года группа японских ученых занималась монтажом станций слежения в южном полушарии, в толще Восточно-антарктического ледяного щита. Эти установки должны были отслеживать подвижки глетчерного льда.

21 декабря после полудня кто-то из членов группы нашел на поверхности льда несколько странного вида камней, покрытых черной коркой. Геолог Масару Йошида заподозрил, что камни могут быть метеоритами, и призвал остальных членов группы смотреть внимательнее – могли найтись и другие. За последовавшие десять дней было собрано еще шесть таких же камней – всего их стало девять. Необычные черные камни выделялись на голубоватой поверхности глетчерного льда – заметить их было легко. Образцы были упакованы в полиэтилен, проложены тканью и отправлены в металлическом контейнере в Японию на анализ.

В Японии профессор Масао Гораи, геолог, которому поручили выполнить анализ образцов, разрезал камни, чтобы исследовать их структуру под микроскопом. Он сразу понял, что все девять камней являются метеоритами. Особенности их строения и геологические характеристики сильно различались: хотя все они оказались по природе своей каменными (ни один не содержал значительного количества металла), среди них можно было выделить по крайней мере пять различных метеоритных типов. Похоже, что они падали не вместе, дождем обломков одного и того же тела, а поодиночке, один за другим, вероятно, с промежутками в десятки тысяч лет. Но вероятность отыскать на одном месте так много индивидуальных метеоритов казалась сказочно малой. Попросту говоря, это выглядело невозможным.

В 1973 году, на том же участке ледяного поля японские ученые совершенно случайно наткнулись еще на дюжину метеоритов. Все они тоже были каменными, и снова среди них присутствовало как минимум пять различных типов (трех из которых не было среди образцов 1969 года), отличающихся различным минеральным составом. Ив 1974 году началась «метеоритная лихорадка» – предвкушая новые находки, из Японии на Восточно-антарктический ледяной щит отправилась специальная поисковая партия.

За две недели она собрала более 660 камней, что увеличило общее число обнаруженных на тот момент метеоритов примерно на треть. Это было что-то невероятное. Найденные метеориты принадлежали более чем к двадцати различным типам – большинство из них были каменными, но попался и один железо-каменный.

Но оказалось, что и это только верхушка айсберга.

Японские ученые сразу поняли, что причина того, что все эти метеориты находились в одном месте, должна быть крайне необычной – не могли же они действительно упасть независимо друг от друга на один небольшой клочок ледяного щита. Это выглядело абсолютно нереально. Как такое могло случиться?

Ответ на этот вопрос отыскался в толще льда. Веками метеориты случайным образом падали на поверхность Восточно-антарктического ледяного щита, крупнейшего на нашей планете, так же как они падали и на всю остальную ее поверхность. После падения они все глубже зарывались в свежий глубокий снег и постепенно оказывались погребены в толще ледяного щита. Проходили тысячелетия. Многотонный снежный слой становился все толще, его огромный вес выдавливал воздух изо льда, который поэтому превращался из сверкающего белого в бледно-голубой. Метеориты были надежно заключены в этой голубой тюрьме. По мере того как массивный ледяной щит сдвигался к краям континента, метеориты, скрытые внутри него, совершали то же путешествие, как бы переносимые естественным конвейером.

Время от времени эта ледяная река натыкалась на находящиеся под поверхностью ледяного щита горные цепи. При этом щит, упираясь в горы, выгибался дугой и вспучивался: слои старого льда из глубины выталкивались на поверхность. Вместо того чтобы продолжать двигаться вперед к океану, омывающему края континента, и нести заключенные в нем метеориты к воде, вставший торчком лед разрушался сильнейшими полярными ветрами. Тяжелые метеориты в основном оставались на том месте, где их вынесло на поверхность. Сильные ветра еще и не давали накапливаться свежему снегу; когда поверхностный лед сдувало, выталкивались новые глубинные слои и занимали его место. В результате на протяжении тысячелетий, по мере того как ледяные массы выветривались, груды метеоритов накапливались на ледяной поверхности в феноменальных количествах.

В течение года после успеха японской экспедиции молва о громадных запасах метеоритов в Антарктике разнеслась в среде научного сообщества. Соединенные Штаты, где еще не улеглось возбуждение от успехов

недавних полетов «Аполлонов», тоже решили принять участие в этой охоте. «Метеоритная лихорадка» не уступала золотой.

К 1980 году объединенные японско-американские ежегодные экспедиции добыли почти 5 000 новых небесных камней, удвоив тем самым общее число известных в мире метеоритов. Ко времени написания этой книги на Восточно-антарктическом ледяном щите собрано уже почти 40 000 метеоритов, и каждый год открываются еще сотни. По сей день ежегодные экспедиции продолжают скрести голубой лед Антарктического щита в поисках метеоритов.

Сокровища, собранные в Антарктике, возбудили огромный интерес к метеоритным исследованиям. Космохимики больше не ограничивают себя изучением сверхценных исторических «падений», хранящихся в крупнейших музеях мира: сегодня они имеют доступ к новой огромной антарктической коллекции, содержащей множество различных типов метеоритов.

Находки в горячих песках

Две трети всех известных метеоритов найдены в самой обширной ледяной пустыне мира. А еще пятая часть обнаружена в величайшей песчаной пустыне Земли: в Сахаре.

Именно сухость воздуха в Сахаре позволяет упавшим там метеоритам сохраняться сотни тысяч лет, накапливаясь на песчаной поверхности в больших количествах. Покрывающая их почерневшая корка резко выделяется на ярком песке. Здесь вообще настолько мало камней и валунов (так же как деревьев и кустарника), что обычно можно представить себе только одно место, откуда сюда могли попасть камни: небо.

Жители Сахары, зная, что ученые и любители-коллекционеры часто согласны платить за эти странные камни неплохие деньги², собирают их и продают на рынках, которых много на рубежах пустыни. На особенно редких типах метеоритов можно заработать целое состояние.

Но есть в этом и темная сторона. Многие страны Северной Африки жестко контролируют и ограничивают торговлю этими чудесами природы. Поэтому часто метеориты попадают за пределы континента нелегально. Сменив много владельцев, космическая контрабанда оседает в частных коллекциях, кураторских учреждениях и научных институтах по всему миру, часто без каких-либо сопровождающих документов или указаний на место обнаружения. Поэтому некоторые институты – к примеру, Музей естественной истории в Лондоне – воздерживаются от приобретения метеоритов, найденных в Африке. С другой стороны, подстегиваемые исследовательским интересом, многие институты, невзирая на трудности, все же проводят обширную работу по изучению метеоритов из Сахаре. Как бы там ни было, метеоритная сокровищница в пустыне Сахара значительно продвинула наше понимание природы астероидов, эти метеориты породивших.

Вместе взятые, песчаная и ледяная пустыни оказались созданным самой Природой «складом», где удобно собирать вместе, хранить и беречь от разрушения как сами метеориты, так и истории, записанные в них. Чудесная способность Восточно-антарктического ледяного щита сводить воедино огромные количества метеоритов – как будто мы собираем упавшие с неба и рассыпавшиеся по земле страницы удивительной книги – делает эту территорию воротами в Солнечную систему и в глубокое прошлое. Истории хранятся в толще льда или в горячем песке, подобно тому, как старые книги на полках терпеливо ждут своих читателей, – только здесь до прихода исследователей, которых они дожидаются, может пройти миллион лет. Пустыни – великие библиотеки Природы.

Систематика

Еще Ховарду и другим пионерам космохимии было ясно, что метеориты делятся на три разновидности – каменные, железокаменные и железные. Но первые исследователи метеоритов вынуждены были довольствоваться несколькими десятками образцов, хранившихся в европейских музеях, и поэтому не могли представить себе истинного разнообразия метеоритных типов.

Огромная коллекция метеоритов, накопленная за предыдущие два столетия, в сочетании с невероятно продвинувшимися вперед средствами научного анализа раскрыла перед нами необыкновенное разнообразие мира метеоритов. В результате в центре внимания оказались астероиды и процессы, которые ведут к возникновению из них метеоритов. Небесные камни – не случайно отколовшиеся куски астероидов: за сложной организацией и классификацией семейств метеоритов должна стоять какая-то система. Почти все метеориты покрыты обугленной черной корой плавления, но когда мы разрезаем их алмазными пилами и выявляем геологические характеристики, они оказываются так же разнообразны и удивительны, как и у множества каменных пород, из которых состоит земная кора.

Теперь мы знаем, что три главные разновидности метеоритов можно более подробно разделить по их геологическим характеристикам еще на более чем сорок различных групп. Каменные метеориты делятся по меньшей мере на тридцать групп, железокаменные – как минимум на шесть, железные – не меньше чем на четырнадцать. У некоторых каменных метеоритов на срезе видна мозаика вулканических кристаллов, образовавшихся из остывающей магмы; другие так богаты водой и сложными углеродосодержащими молекулами, что сразу распознаются по острому запаху асфальта. Некоторые железокаменные метеориты состоят из кристаллов цвета бутылочного стекла и размером с пенни. Это оливин, или перидот, полудрагоценный камень. Кристаллы оливина оправлены в каркас из металлического железа. Некоторые железные метеориты составлены из крохотных иголочек металлических минералов; другие – из металла в форме длинных переплетающихся пальцеобразных выступов. Типы каменных структур, родившихся в поясе астероидов, удивительно многообразны.

Невероятное разнообразие различных групп метеоритов сразу же заставляет усомниться в справедливости гипотезы «разрушенной планеты»: как могли такие разные типы метеоритов произойти из фрагментов одного и того же тела? В ответ можно было бы указать на разнообразие земных пород: в конце концов, разве не существуют здесь тысячи тысяч разновидностей камня, созданных геологическими силами, непрерывно формирующими облик нашей планеты? Ответ на вопрос о происхождении метеоритов находится внутри них самих. Но, чтобы прочесть его, нам придется воспользоваться одним из самых мощных инструментов космохимии: анализом изотопов.

Каждый атом – химический строительный кирпичик вещества – несет в себе плотное ядро, состоящее из двух видов субатомных частиц: протонов и нейтронов. Химическая природа атома определяется числом протонов, которое может варьировать от одного (водород, элемент номер один) до девяноста двух (уран, элемент номер девяносто два) в рамках периодической таблицы элементов. Элемент определяют именно протоны: например, неон всегда имеет десять протонов, железо – всегда двадцать шесть, платина – семьдесят восемь и так далее. Но номера периодической таблицы – это еще не все. Количество нейтронов в атомном ядре тоже может быть разным.

В отличие от протонов, несущих положительный электрический заряд, заряд нейтронов нулевой – поэтому они не оказывают заметного влияния на химическое поведение атома. Однако у нейтрона примерно такая же масса, как и у протона, и поэтому, если количество нейтронов в атомном ядре меняется, масса атома тоже изменится. Атомы одного и того же элемента с разным числом нейтронов в своих ядрах называются изотопами, от древнегреческих корней ἴσος(изо-), который значит «тот же», и τόπος (-топос), означающего «место». Изотопы занимают «одно и то же место» в периодической таблице, так как они представляют собой атомы одного и того же элемента, отличающиеся только массой.

Элемент номер восемь

Неожиданный, быть может, факт: кислород, источник жизни, второй по обилию газ в атмосфере Земли, в большинстве камней является первым по обилию элементом. Это один из основных компонентов кристаллических структур, из которых состоит огромное количество породообразующих минералов. Поэтому в камнях у нас под ногами больше кислорода, чем в воздухе, которым мы дышим. Он в больших количествах присутствует и в метеоритах. Ему присуще уникальное сочетание важных химических свойств. Несомненно, кислород – один из важнейших для космохимии элементов, заслуживающий доверия и хорошо осведомленный рассказчик.

Кислород представлен в виде трех различных изотопов: кислород-16, кислород-17 и кислород-18; для краткости мы будем обозначать их 16O, 17O и 18O соответственно. По определению у каждого изотопа кислорода в ядре спрятано восемь протонов (кислород – элемент номер восемь в Периодической таблице), а вот число нейтронов различно: восемь у 16O, девять у 17O и десять у 18O. Все эти атомы – атомы кислорода, химически они идентичны, но, как всегда бывает с изотопами, имеют разную массу: 18O – самый тяжелый, а 16O – самый легкий из трех.

Самый распространенный изотоп кислорода – конечно, 16O. Если бы кто-нибудь сел и скрупулезно отсчитал 10 000 отдельных атомов кислорода, содержащихся в молекулах морской воды (H₂O) из ведерка, все эти атомы, кроме примерно двадцати четырех, относились бы к виду 16O. Из этих двадцати четырех двадцать относились бы к 18O, и только последние четыре были бы атомами самого редкого из трех изотопов кислорода: 17O.

Относительные обилия трех изотопов кислорода немного отличаются от одного места на Земле к другому – на очень незначительные, но все же вполне измеримые величины. Например, когда вода нагревается, – скажем, если перед вами чашка горячего чая, – легкие изотопы испаряются из нее быстрее, чем тяжелые. Получается, что водяной пар, поднимающийся с поверхности чая, когда тот испаряется, – а вода, H₂O, как мы знаем, содержит кислород – будет немного обогащен изотопами 16O и (в меньшей степени) 17O по сравнению с водой, оставшейся в чашке. Более легкий 16O испаряется скорее, чем 17O, а 17O, в свою очередь, немного быстрее, чем 18O.

По сути, испарение 17O по сравнению с 16O происходит вдвое быстрее, чем испарение 18O по сравнению с 160, так как разность масс между ¹⁷O и ¹⁶O вдвое меньше разности масс между ¹⁸O и ¹⁶O.[2]2
  Вы можете убедиться в этом сами: разность масс между 170 и 160 равна 1 (17-16=1), а разность масс между 180 и 160 равна 2 (18-16 = 2). Относительное различие в массе, таким образом, составляет 1-ь2⁼¹/2.


[Закрыть]

Схематический график изотопов кислорода, обычно используемый в космохимии. Смеси ¹⁶O, ¹⁷O и ¹⁸O во всех субстанциях на Земле – от океанской воды до воздуха и камня – укладываются на линию земного фракционирования. Субстанции с астероидов, комет и других планет на эту прямую не укладываются.

Это означает, что разность относительного изменения количества 17O по отношению к 16O в водяном паре будет вдвое меньше, чем количества 18O по отношению к 16O. Если бы мы измерили относительную разность отношений 17O к 16O и 18O к 16O во многих веществах (в воздухе, воде, камне или тканях человеческого тела) для многих различных мест на Земле и затем нанесли эти значения на график в соответствующих осях, все они попали бы на одну прямую линию с наклоном Уч. Мы называем эту прямую «линией земного фракционирования». Все, что есть на Земле, ложится на эту прямую.

Как бы ни перемешивался кислород между разными точками на нашей планете, какую бы форму он ни принимал – будь это водяной пар, поднимающийся над чашкой горячего чая, или расплавление старых камней и кристаллизация новых, – его изотопный состав всегда изменяется именно этим систематическим и упорядоченным способом. Все субстанции располагаются вдоль одной и той же прямой с наклоном ½: относительное изменение процентного отношения 17O и 16O вдвое меньше, чем для отношения 18O и 16O. Все укладывается на линию земного фракционирования. Природа ведет себя систематически и предсказуемо.

Но в Солнечной системе мы наблюдаем немного различающиеся пропорции изотопов кислорода. Планеты, сформировавшиеся в различных частях Солнечной системы, наследуют эти различия в смеси изотопов. У каждой планеты собственная уникальная линия с наклоном Уч, на которую укладываются все находящиеся на ней кислородосодержащие субстанции (например, камни). Эти линии – меркурианского, венерианского, земного и марсианского фракционирования – параллельны, но немного смещены по вертикали друг относительно друга.

Эти прямые с наклоном ½ подсказывают нам сильную и, главное, проверяемую гипотезу: если астероиды представляют собой разлетевшиеся в разные стороны обломки бывшей когда-то единым целым планеты, то все метеориты – «шрапнель», в которую превращаются астероиды – тоже должны укладываться на уникальную линию с наклоном ½.

Поэтому нетрудно понять возбуждение, охватившее научное сообщество, когда в 1970-х группа космохимиков из Чикагского университета измерила изотопный состав кислорода в куске каменного метеорита и обнаружила, что он не ложится на линию земного фракционирования.³ Изотопный состав кислорода этого метеорита оказался в буквальном смысле «не от мира сего» – он ясно доказывал внеземное происхождение камня. Метеорит был в большой степени непропорционально обогащен 160 по сравнению с любой субстанцией, когда-либо изученной на Земле. Эти измерения пробудили огромный интерес к изотопному составу кислорода в метеоритах, интерес, который не ослабевает и сегодня. Исследования, выполненные в последние десятилетия, дали нам ясную картину природы астероидов.

Изотопный состав метеоритов не укладывается на одну прямую с наклоном Ух метеориты группируются в многочисленные отличающиеся друг от друга по этому параметру скопления. Эта ситуация полностью расходится с гипотезой происхождения метеоритов из одной некогда целой планеты – в этом случае все камни укладывались бы на собственную уникальную прямую с наклоном Уч. Таким образом, мы получаем убедительное доказательство, что метеориты не имеют общего происхождения. Они образовались из многих отдельных каменных тел, каждое из которых отличалось своей уникальной смесью изотопов 16O, 17O и 18O.

Астероиды – не фрагменты разрушенной планеты. Они всегда были отдельными телами и никогда не образовывали единого целого. Астероиды были роем одиноких странников.

Кислороду и еще есть о чем рассказать. Быстро стало ясно, что метеориты, сгруппированные на основе номинального геологического сходства, также имеют и идентичный изотопный состав кислорода. Каждая отдельная группа метеоритов происходит от собственного индивидуального астероида, а все вместе они разворачивают перед нами общую геологическую историю своих «родителей». Астероиды вовсе не образуют однородного роя идентичных космических обломков – они столь же богаты подробностями и разнообразны, как и сами метеориты.

Но прежде чем мы перейдем к исследованию их историй, стоит ненадолго обратиться к тем примерно 400 метеоритам, которые происходят от более знакомого нам планетного тела.

Ближе к дому

18 января 1982 года члены ежегодной американской экспедиции «охотников за метеоритами» на Восточно-антарктическом ледяном щите, как обычно, боролись со жгучим холодом. Уже пора было возвращаться в лагерь, как вдруг один из них заметил на поверхности голубого глетчерного льда темный камень величиной с грецкий орех – 373-й и последний метеорит, найденный в этом сезоне. Сразу же стало ясно, что это не обычный метеорит: на его поверхности кора плавления местами слезла, обнажив остроугольные участки белого камня размером в сантиметр (геологи называют такие участки «кластами»), окруженные гораздо меньшими угольно-черными фрагментами. Эта картина была непохожа ни на один ранее найденный метеорит. Камень тщательно упаковали в отдельный стерильный контейнер и вместе с другими 372 метеоритами, собранными в этом году, отправили в Джонсоновский Космический центр NASA в Хьюстоне (США) для классификации. Метеорит, получивший имя «Аллан Хиллс 81005»⁴, подвергся стандартной процедуре обработки, применявшейся для антарктических метеоритов необычного вида: из камня была вырезана тонкая пластинка и превращена в шлиф. Изготовление шлифов – обычная для геологов процедура: тонкие срезы камня отшлифовываются до толщины в тридцать микрон и устанавливаются на предметное стекло микроскопа.[3]3
  В одном сантиметре 10 000 микрон (микрометров). Для сравнения: типичная толщина человеческого волоса около 100 микрометров.


[Закрыть] При такой толщине среза камень начинает пропускать световые лучи, а оптические свойства этого излучения помогают геологам определять минералы, из которых состоит камень, и описывать его геологические характеристики.

Шлиф метеорита Аллан Хиллс 81005 был изучен в Смитсоновском институте в Вашингтоне. Космохимики обнаружили, что белые класты были кусочками минерала анортита, а темные – базальта. Класты были связаны оболочкой из губчатого темно-коричневого стекла, как кусочки фруктов в рождественском плам-пудинге. На Земле анортит встречается редко, зато это один из самых распространенных минералов на поверхности небесного тела, ежедневно присутствующего на земном небе, – Луны. Таким образом, возникло заманчивое предположение, что этот метеорит образовался не так уж далеко от нашего космического дома.

Очень скоро стало понятно, что химический, геологический и изотопный состав метеорита Аллан Хиллс 81005 (в том числе присутствие в нем изотопов кислорода) идентичны характеристикам камней, десятью годами раньше собранных на лунной поверхности и доставленных на Землю астронавтами с «Аполлонов». Аллан Хиллс 81005 был кусочком Луны. Лаплас, французский математик и астроном, который 180 лет назад предположил, что метеориты прилетают с Луны, оказывается, был не так уж неправ.

Даже невооруженным глазом видно, что главные геологические формации Луны могут быть легко сопоставлены с образованиями, характерными для Земли. Ярко-белые и светло-серые области соседствуют с темно-серыми участками, образующими на поверхности Луны огромные пятна. Древние астрономы поэтически называли первые лунными землями (по-латыни terrae), а вторые – морями (maria). Хотя эти определения оказались и не вполне верными, по сути астрономы древности были правы: лунные maria — настоящие моря, правда, без воды. Это кристаллизовавшиеся остатки расплавленных масс базальта, серо-черного вулканического камня, который образуется при остывании и затвердевании лавы. На Земле базальта невероятно много: из него состоят вулканические острова Гавайев и Исландии, да и большая часть океанского дна. Миллиарды лет назад светящиеся красным расплавленные потоки базальта кругами расходились от ударных кратеров на поверхности Луны, что и объясняет круглую форму лунных морей. А ярко-белые «земли» – terrae — это фрагменты древней лунной коры, которая образовалась за миллиарды лет до появления морей. На них обрушивались бесчисленные удары больших и малых камней, врезавшихся в лунную поверхность со сверхзвуковой скоростью. Ярко-белая окраска terrae объясняется тем, что «земли» главным образом состоят из белого минерала анортита.

Метеорит Аллан Хиллс 81005 содержит фрагменты как белых «земель», так и черных морей. Эти породы образовались в разных областях Луны с интервалом в миллиарды лет. Как же могло случиться, что базальтовые и анортитовые фрагменты оказались вместе в одном камне? Частичный ответ на этот вопрос дает присутствие в необыкновенном метеорите третьего компонента: вулканического стекла.

Когда раскаленная докрасна жидкая каменная порода охлаждается, в ней образуются минералы, и от скорости ее охлаждения зависят размеры возникающих при этом кристаллов. Если жидкость охлаждается медленно, вырастают большие кристаллы; в быстро остывающей жидкости кристаллы образуются маленькие. При достаточно быстром охлаждении расплавленного камня происходит закалка: вещество почти мгновенно переходит из жидкого состояния в твердое. При этом у атомов не остается времени на упорядочение и аккуратное распределение с образованием организованной структуры. В их хаотическом расположении как бы заморожена бесструктурность, свойственная расплавленному состоянию. Таким в высшей степени беспорядочным расположением атомов и отличается материал, который геологи называют вулканическим стеклом. На Земле быстрое охлаждение случается только в аномальных условиях, поэтому природное вулканическое стекло – большая редкость. А вот на Луне, оказывается, оно встречается повсеместно.

Вулканическое стекло в метеорите Аллан Хиллс 81005 образовалось, когда в лунную поверхность врезался небесный камень со скоростью, во много раз превышавшей скорость вылетающей из ствола пули. При сверхзвуковых ударах поверхностям передается огромная энергия – при большой массе камня ее оказывается достаточно, чтобы превратить твердые скальные породы в жидкость за долю секунды. И, так как у Луны нет атмосферы, защищающей ее от бомбардировки или хотя бы замедляющей скорость случайно попавшихся ей на пути камней, она в полной мере испытывает на себе мощь их ударов. При образовании камня Аллан Хиллс 81005 потоки жидкой породы, разогретой до тысячи и более градусов Цельсия, подобно докрасна раскаленным щупальцам, обтекали обломки материала, составлявшего «земли» и «моря»; при быстром остывании они закаливались и образовывали то самое вулканическое стекло, которое мы видим. Можно сказать, что внутри этого метеорита размером с грецкий орех записана история процессов хаоса и разрушения, миллиарды лет назад происходивших на лунной поверхности.