Meteoriti so kamni, ki padejo iz Vesolja na površje planeta. Vendar od kod v Osončju sploh izvirajo?

Večina meteoritov naj bi izvirala iz asteroidov, ki večinoma ležijo v asteroidnen pasu med Marsom in jupitrom. Klasifikacijo meteoritov sem že obdelal v eni prejšnjih objav (povezava). Asteroide pa razvrščamo v 16 glavnih spektralnih tipov glede na njihov albedo, barvo in obliko infrardečega spektra.

• 

• <img src="https://bojanambrozic.files.wordpress.com/2020/03/20180627_asteroids_comets_sc_0-000-020_2018_color_with_future.png?w=1024&quot; alt="Nekaj najbolj znanih asteroidov v relativnih medsebojnih velikostih (foto: <em>Emily Lakdawalla: NASA / JPL / JHUAPL / UMD / JAXA / ESA / OSIRIS team / Russian Academy of Sciences / China National Space Agency. Processed by Emily Lakdawalla, Daniel Machacek, Ted Stryk, Gordan Ugarkovic

S-asteroidi naj bi bili izvor navadnih hondritov, ki predstavljajo kar 95 % meteoritov, ki padejo na Zemljo. Zato bi pričakovali, da so S-asteroidi najbolj številčna skupina asteroidov. Vendar je ravno obratno – samo enemu odstotku znanih asteroidov asteroidov bi lahko pripisali, da so sestavljeni iz istih kamnin, kot navadni hondriti. Razlog za to neujemanje še ni zadovoljivo pojasnjen. Ena izmed razlag je, da z infrardečo spektroskopijo lahko primerjamo le površine asteroidov. Le te pa so lahko zaradi različnih procesov (npr. sončevega vetra) spremenjene in ne kažejo nujno odraz notranjosti asteroidov. Najbolj znan predstavnik S-asteroid je 433 Eros.

• 

• 

C-asteroidi so najbolj pogosta vrsta asteroidov. Največji predstavnik je 10 Hygiea (četrti največji asteroid nasploh). Njihov infrardeči spekter se ujema z ogljikovimi hondriti, ki pa so na Zemlji zelo redki meteoriti.

M-asteroidi so tisti za katere so domneva, da so izvor železovim meteoritom. Med njimi je največji 200 km velik 16 Psyche. Sem sodi tudi 216 Kleopatra, ki je zanimiva, ker ima obliko pasje kosti. To nakazuje, da gre najverjetneje za t.i. kup šibko vezanega drobirja (angl. rubble pile).

V-asteroidi predstavljajo 6 % vseh znanih asteroidov v asteroidnem pasu in jih povezujejo s HED meteoriti. Le ti so izjemno redki meteoriti (znanih je le nekaj 10 predstavnikov). Največji in najbolj znan predstavnik je 4 Vesta -drugi največji znani asteroid.

Poleg asteroidov naj bi kometi predstavljali izvor nekaterim vrstam meteoritov. Največ podobnosti s sestavo kometov imajo CI ogljikovi hondriti, ki vsebujejo znatne količine kemično vezane vode.

Posebna zgodba so Lunarni in Marsovski meteoriti, kateri izvirajo iz površja Lune oz. Marsa.

Lunarni meteoriti so redka skupina meteoritov, za katere vemo, da izvirajo iz Lune. Februarja 2020 je bilo v bazi vseh meteoritov Meteoritical Bulletin Database registriranih 404 lunarnih od skupaj 62577 meteoritov. Od teh niti za enega ni znan datum padca na Zemljo. Vsi doslej najdeni meteoriti so bili najdeni v puščavah Afrike in Avstralije ter na Antarktičnem ledu, stoletja po njihovem padcu.

Kako so lunarni meteoriti sploh prišli na Zemljo?
Ker Luna nima atmosfere je površje Lune ves čas izpostavljeno bombardiranju s strani meteoritov. Večina je v velikosti zrna peska. Ob udarcih večjih asteroidov pa lahko del kamnin s površja odnese v vesolje. Zaradi Lunine majhne mase znaša ubežna hitrost le 2,38 km/s. Izvržene kamnine se ujamejo v Zemljino ali Sončevo gravitacijsko polje. Tisoče do milijone let kasneje lahko padejo na Zemljo, kot lunarni meteoriti.

Mineralna sestava
Poznamo dva tipa lunarnih meteoritov: anortozitne regolitne breče in bazalte iz lunarnih morij.

Anortozitne breče so najbolj pogosti lunarni meteoriti. Izvirajo iz lunarnih višavij. Te kamnine so nastale, ko so udarci meteoritov zdrobili prvotno kamnino, naslednji udarci pa so jo zlepil skupaj. Zato so te kamnine brečirane, navadno sestavljene iz svetlih klastov v temni drobnozrnati osnovi. Sestavljene so večinoma iz minerala plagioklaza. Plagioklaz (natančneje anortit) je sivkast mineral, ki je vzrok za vsem znano, značilno sivo, barvo Lune.

Bazalti iz lunarnih morij so vulkanske kamnine, ki so nastale pred 3,9 – 1,5 milijardami let, ko je več velikih asteroidov prebilo Lunino skorjo in ustvarila velike okrogle udorine, ki jih poznamo pod imenom lunarna “morja”. Udorine je zapolnila lava bazaltne sestave. Ker lunarna morja predstavljajo le 16 % Luninega površja, je tudi takšnih meteoritov zelo malo. Sestavljeni so predvsem iz mineralov piroksena, olivina in plagioklaza. Vsebujejo pa tudi primesi železovih mineralov (troilita in ilmenita), ki dajo lunarnim morjem značilno temno sivo barvo.

Odsotnost kovinskih mineralov
V nasprotju z večino vrst meteoritov, lunarni meteoriti ne vsebujejo znatnih količin kovinskih mineralov. Zato niso magnetni in jih ni mogoče zaznati z detektorji kovin. Po eni zmed hipotez je Luna nastala pred 4,5 milijardami let iz Zemlje; zaradi trka našega planeta s telesom v velikosti Marsa. V tem času so težki elementi (npr. železo in nikelj) že potonili v Zemljino jedro. Moč trka pa je bila zadostna, da je v vesolje odneslo le dele Zemljine skorje in plašča, ki sta bila sestavljena predvsem iz lažjih elementov. Iz izvrženih snovi se je kasneje izoblikovala Luna. Zaradi tega je tudi Luna v povprečju precej manj gosta kot Zemlja.

Geokemična sestava
Zaradi preproste mineralne sestave je geokemična sestava lunarnih kamnin predvidljiva in karakteristično značilna. Naprimer večina plagioklaza je obogatena s kalcijem. Zato lunarne meteorite najpogostejše prepoznavamo s pomočjo geokemičnih analiz.

Izpostavljenost kozmičnemu sevanju in sončevemu vetru
Zaradi odsotnosti atmosfere so lunarne kamnine neposredno izpostavljene kozmičnemu sevanju. To se kaže s poškodbami kristalov v nekaterih mineralih. V lunarnih kamninah je ujeta tudi manjša količina vodika in žlahtnih plinov, ki jih je prinesel sončev veter. Ko lunarne kamnine zadenejo Zemljino atmosfero, plini uidejo, na površju meteoritov pa nastane značilna žgalna skorjica z mehurčki.

Stabilni izotopi
Za stabilne izotope bi lahko rekli, da so “prstni odtisi” kamnin. V naravi poznamo tri stabilne izotope kisika: ¹⁶O, ¹⁷O in ¹⁸O. Razmerja med njimi so karakteristično značilna za vsa telesa v Osončju. V Lunarnih meteoritih so razmerja zelo podobna Zemljinim, kar kaže na skupen izvor obeh teles. Na drugi strani se izotopska sestava marsovskih meteoritov meteoritov ujema s sestavo Marsa.

Marsovski meteoriti

Podobno, kot Lunarni, so bili tudi marsovski meteoriti izvrženi iz površja planeta zaradi udarca velikega asteroida. Za razliko od Lunarnih poznamo kar pet marsovskih meteoritov (Shergotty, Nakhla, Chasssigny, Zagami in Tissint), katerih padec je bil opazovan. Prvi trije so dali ime trem glavnim skupinam marsovskih meteoritov: shergottiti, nakhliti in chassigniti (znanih tudi pod oznako SNC). Poleg omenjenih obstaja tudi nekaj nerazvrščenih Marsovskih meteoritov. Za enega izmed njih (meteorit Kaidun) obstaja hipoteza, da izvira iz Marsove lune Fobos. Skupno je bilo sicer doslej najdenih 253 marsovskih meteoritov. Ti meteoriti so zaenkrat edine kamnine iz Marsa, ki jih imamo na voljo Zemlji. Kljub idejam, zaenkrat v bližnji prihodnosti (recimo naslednjih 10 let) še ni na vidiku robotske misije, ki bi na Zemljo iz Marsa prinesla prinesla vzorce kamnin. Za enkrat so edina telesa s katerih so robotske misije prinesle vzorce: Luna, asteroid 25143 Itokawa in komet Wild 2.

Nekatere značilnosti po katerih prepoznamo marsovske meteorite pa so:

Starost kamnin

Za vse tri skupine SNC meteoritov je značilna zelo nizka starost kamnin. Starost vseh navadnih hondritov znaša 4566,6 (+/- 1,0) milijonov let, kar sega v čas nastanka Osončja. Večina marsovskih meteoritov pa je mlajših od 1,5 milijarde let. Nekateri shergottiti naj bi bili stari celo samo 180 milijonov let, kar je mlajše od večine Marsovega površja.

Izpostavljenost kozmičnim žarkom

Izotopska sestava žlahtnih plinov se spreminja zaradi izpostavljenosti kamnine kozmičnim žarkom. Zato je mogoče ugotoviti koliko časa so meteoriti preživeli v vesolju, med prehodom iz Marsa na Zemljo. Doslej so bile določene starosti od 0,7 do 19,8 milijonov let.

Mineralna in geokemična sestava

Marsovski meteoriti so magmatske kamnine. Sestavljajo jih predvsem minerali olivin, pirokseni, plagioklaz, oksidi (ilmenit in kromit) ter kalcijevi fosfati. Vse te minerale najdemo tudi v zemeljskih vulkanskih kamninah. Za marsovske kamnine je značilna stalna geokemična sestava mineralov (npr. razmerje železa in mangana).

Seveda se meteoriti ne pojavljajo samo na Zemlji. Astronavti oz. robotske sonde so našle meteorite tako na površju Lune, kot tudi Marsa. Zaradi popolne odsotnosti oz. tanke atmosfere so meteoriti na teh dveh telesih bistveno pogostejše najdbe, kot na površju Zemlje. Prav tako so znanstveniki leta 2019 v kosu lunarne breče z imenom 14321 (z Lunarne misije Appolo 14) našli vključek granita, ki se je izkazal za prvi kos Zemeljske kamnine (t.i. Zemeljski meteorit) najden na drugem telesu v Osončju.

• <img src="https://bojanambrozic.files.wordpress.com/2020/03/pia07269-mars_rover_opportunity-iron_meteorite.jpg?w=514&quot; alt="<em>Železov meteorit, imenovan Heat Shield Rock, je leta 2005 na površju Marsa našlo robotsko vozilo Mars Exploration Rover Opportunity (foto: NASA/JPL/Cornell – <a href="http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA07269">http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA07269</a&gt;)

• 

Meteoriti iz Merkurja in drugod?

Poleg Lunarnih in Marsovskih meteoritov obstaja hipoteza, da obstajajo tudi meteoriti, ki prihajajo iz planeta Merkurja. Za edini tak meteorit trenutno velja NWA 7325. Iz Venere zaenkrat nimamo meteorita. Ostali planeti v Osončju (Jupiter, Saturn, Uran in Neptun) pa nimajo trdnega površja in zato obstoj njihovih meteoritov ni možen. Nedvomno obstajajo tudi Zemeljski meteoriti (torej kosi Zemeljskih kamnin, ki jih je izstrelilo v Vesolje in so mnogo kasneje padli nazaj na Zemljino površje), vendar zaenkrat še noben tak meteorit ni bil najden. V ogljikovem hondritu Allende pa so v kalcijevo-aluminijevih vključkih (ki že sami po sebi veljajo za najstarejše doslej znane dele Osončja) našli majhne vključke silicijevega karbida, ki naj bi bili starejši od našega Osončja.