Ognisty „wybuch” przegrzanego gazu uderzył w Antarktydę 430 000 lat temu

Około 430 000 lat temu żarząca się kula gorącego gazu spadła z nieba i uderzyła w Antarktydę – a teraz naukowcy odkryli maleńkie szczątki powstałe w wyniku tego uderzenia.

Zespół zebrał szczątki mineralne w Walnumfjellet w górach Sør Rondane na Ziemi Królowej Maud na Antarktydzie. Antarktyda oferuje idealne środowisko do poszukiwania pozostałości meteorytów ze względu na suchy, mroźny klimat i minimalną obecność ludzi – powiedział autor Matthias van Ginneken, geolog specjalizujący się w badaniach mikrometeorytów lub niezwykle małych meteorytów wielkości cząstek pyłu.

„To była moja pierwsza wyprawa na Antarktydę… i znaleźliśmy ten idealny obszar do pobierania próbek na szczycie góry Sør Rondane” – powiedział Van Ginneken, który obecnie prowadzi badania na Uniwersytecie Kent w Wielkiej Brytanii, ale podczas badań zajmował stanowiska w Free University of Brussels, Vrije Universiteit Brussel i Royal Belgian Institute of Natural Sciences. Po zebraniu osadu ze szczytu Van Ginneken zeskanował próbki za pomocą mikroskopu elektronowego.

„Ku mojemu wielkiemu zdziwieniu znalazłem te bardzo dziwnie wyglądające cząsteczki, które nie wyglądały jak ziemskie… ale nie wyglądały też jak mikrometeoryty” – powiedział. W przeciwieństwie do mikrometeorytów, które przypominają drobny pył, około połowa próbek wyglądała jak kilka połączonych ze sobą małych kamieni. Na niektórych powierzchniach znajdowały się maleńkie plamki materiału, podczas gdy inne miały wyraźne, niemal przypominające płatki śniegu znaki, powiedział.

Ta mikrografia przedstawia szczątki związane uderzeniem meteorytu zebrane w górach Sør Rondane, na Ziemi Królowej Maud na Antarktydzie. (Zdjęcie: Scott Peterson / micro-meteorites.com)

Zgodnie z nowym badaniem opublikowanym 31 marca w czasopiśmie Science, skład chemiczny szczątków sugeruje, że powstały one setki tysięcy lat temu podczas wybuchu w niższych warstwach atmosfery, który następuje, gdy meteoryt odparowuje przed uderzeniem w ziemię według nowego badania, opublikowanego w Internecie 31 marca w czasopiśmie Science Advances.

„Jeśli uda się zidentyfikować więcej tych unikalnych szczątków, a następnie zostaną zbadane, być może będziemy mogli ich użyć do zrozumienia cech wczesnej atmosfery ziemskiej” powiedziała Maitrayee Bose, zajmujący się kosmochemią izotopów w Arizona State University (ASU) w Tempe, który nie brał udziału w badaniu.

Zrozumienie natury tych uderzeń może również pomóc nam przygotować się, gdyby taki meteor ponownie zbliżył się do Ziemi, ale tym razem będzie miał na celu tętniące życiem miasto, a nie Antarktyde, powiedział Van Ginneken.

Rekonstrukcja uderzenia

Kiedy po raz pierwszy odkryłem niezwykłe cząsteczki, powiedziałem: „Bingo! To fantastyczna rzecz” – powiedział Van Ginneken. Ale odkrycie było dopiero początkiem historii – aby dowiedzieć się, jak powstały te cząstki, zespół przeprowadził dokładne analizy chemiczne, przeszukał literaturę w poszukiwaniu raportów o podobnych szczątkach i stworzył modele w celu wizualizacji oryginalnej asteroidy, która je stworzyła.

„Artykuł zawiera szczegółową analizę na każdym etapie… i przekonuje to mnie, że takie wydarzenie mogło mieć miejsce w niedawnej przeszłości Ziemi” – powiedziała Bose.

Same cząstki miały około 100-300 mikrometrów średnicy i zawierały głównie minerały oliwin i spinele żelaza, które tworzyły płatki śniegu na niektórych szczątkach. Te minerały zostały połączone ze sobą niewielką ilością szkła. Ta kompozycja ściśle odpowiadała klasie meteorytów znanych jako chondryty C1, potwierdzając, że szczątki zawierały materiał z asteroidy, powiedział Van Ginneken.

Dodał, że wysoka zawartość niklu wskazuje również na pozaziemskie pochodzenie, ponieważ nikiel nie występuje zbyt obficie w ziemskiej skorupie ziemskiej.

Wiedząc, że te szczątki zawierają materiał z kosmosu, autorzy chcieli następnie dowiedzieć się, gdzie i jak powstały, gdy ich macierzysty meteoroid wszedł w ziemską atmosferę. Izotopy tlenu w szczątkach – czyli formy tlenu z różnej liczby neutronów – ujawnił ile tlenu był obecny w czasie tworzenia się cząstek, powiedział Van Ginnekena.

W porównaniu z typowym materiałem chondrytowym próbki były ogólnie bardzo bogate w tlen, co sugeruje, że powstały w atmosferze, ale stosunkowo blisko ziemi. Szczątki zawierały bardzo mało izotopów ciężkiego tlenu, a konkretnie brakowało im izotopu zwanego tlenem-18, jak odkrył zespół. To naśladuje skład chemiczny lodu Antarktyki, który zawiera mało tlenu-18; na tej podstawie zespół doszedł do wniosku, że cząsteczki oddziałują i mieszają się z lodem podczas ich tworzenia.

Następnie, aby oszacować, kiedy te cząstki się utworzyły, zespół udał się na poszukiwanie raportów o podobnych przyziemieniach meteorytów. Okazało się, że podobne szczątki zostały odkryte w rdzeniach lodowych pobranych z innych regionów Antarktydy, w tym z dwóch szczytów znanych jako EPICA Dome C i Dome Fuji. Badania sugerują, że te meteoryty spadły na Ziemię odpowiednio 430 000 i 480 000 lat temu, a porównując nowo odkryte szczątki z innymi, autorzy oszacowali, że cząstki Walnumfjellet powstały 430 000 lat temu.

“Dowody mineralogiczne i teksturalne użyte w artykule pokazują podobieństwa między cząstkami z różnych regionów Antarktydy”, ale pomimo tych podobieństw, absolutny wiek cząstek Walnumfjellet pozostaje nieznany, powiedziała Bose. – Przyszłe analizy będą potrzebne, aby ustalić dokładny wiek, w sposób bardziej rozstrzygający – powiedziała.

Biorąc pod uwagę rozmiar, kształt i gęstość cząstek, zespół był również w stanie wykonać „bardzo przybliżone obliczenia” dotyczące rozmiaru ich macierzystej asteroidy, powiedział Van Ginneken. Wygląd stopionych cząstek wskazuje, że chmura gorącego gazu, w której się utworzyły, była bardzo duża i bardzo gęsta, co pozwoliło minerałom na zderzenie i stopienie się ze sobą w drodze na Ziemię. To sugeruje, że oryginalna asteroida miała prawdopodobnie średnicę od 100 do 150 metrów.

Opierając się na ich modelach numerycznych [numerical modeling – jest szeroko stosowaną techniką rozwiązywania złożonych problemów geologicznych poprzez obliczeniową symulację scenariuszy geologicznych. Modelowanie numeryczne wykorzystuje modele matematyczne do opisu warunków fizycznych scenariuszy geologicznych przy użyciu liczb i równań], „okazuje się, że taka asteroida nie dotrze do ziemi… w zasadzie zamieniłaby się w chmurę przegrzanego gazu meteorytowego” – powiedział Van Ginneken. Chmura gazu opadałaby wówczas w kierunku ziemi z podobną szybkością jak pierwotna asteroida – „mówimy o kilometrach na sekundę” – powiedział.

„Ten bardzo gęsty, żarzący się pióropusz, który dotarł na powierzchnię, jest niezwykle niszczycielski. Może zniszczyć duże miasto w ciągu kilku sekund i spowodować poważne szkody na obszarze setek kilometrów” – powiedział Van Ginneken.

Dodał, że wybuchy powietrza zdarzają się znacznie częściej niż uderzenia asteroid, które tworzą duże kratery w skorupie. Na przykład wybuch powietrza miał miejsce w Czelabińsku w Rosji w 2013 r., a naukowcy podejrzewają również, że potężna eksplozja, która zrównała lasy w pobliżu Tunguskiej w Rosji w 1908 r., była wybuchem powietrza, napisali autorzy w raporcie Science Advances.

Szacuje się, że zdarzenia podobne do tunguskich zdarzają się „raz na 100 do 10 000 lat, co jest o rzędy wielkości częstsze niż wydarzenia powodujące powstawanie dużych kraterów” – napisali autorzy. Badanie nowo odkrytych cząstek Walnumfjellet może pomóc naukowcom lepiej zrozumieć, jak często te uderzenia występują i jak poważnie uszkadzają ziemię, powiedział Van Ginneken.

Badanie sugeruje, że „powinniśmy bardziej martwić się mniejszymi asteroidami, o średnicy od kilkudziesięciu metrów do 200 metrów, niż znacznie większymi asteroidami powodującymi krater uderzeniowy”, ponieważ mniejsze asteroidy częściej pojawiają się na naszej planecie, powiedział. Gdyby taka asteroida zaczęła pędzić w kierunku małego kraju, prawdopodobnie konieczna byłaby masowa ewakuacja, aby ochronić ludzi przed “ognistym pióropuszem” .

Źródło: Nicoletta Lanese

A large meteoritic event over Antarctica ca. 430 ka ago inferred from chondritic spherules from the Sør Rondane Mountains

Two extraterrestrial dust horizons found in the Dome Fuji ice core, East Antarctica

First discovery of meteoritic events in deep Antarctic (EPICA-Dome C) ice cores

Zdjęcie: Mark Garlick / markgarlick.com

Tematy:
Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x