Марсианские метеориты: происхождение и классификация

Введение

Метеорит, состоящий из горных пород марсианского происхождения, метеориты, найденные на Марсе.

Марсианский метеорит – это горная порода, образовавшаяся на Марсе, выброшенная с планеты в результате удара, и пересекшая межпланетное пространство, прежде чем упасть на Землю в виде метеорита. По состоянию на 2020 год 277 метеоритов были классифицированы как марсианские, что составляет менее половины процента от 72 000 классифицированных метеоритов. Один из них был обнаружен в Мали в начале 2021 года. Его вес составляет 14,5 килограммов, и он выставлен в Музее минералов и драгоценных камней штата Мэн. Существуют три группы марсианских метеоритов: шерготиты, нахлиты и хассигниты, известные в совокупности как метеориты SNC. Есть и другие марсианские метеориты, не входящие ни в одну из этих групп. Эти метеориты интерпретируются как марсианские, поскольку их элементарный и изотопный состав схож с составом горных пород и атмосферных газов на Марсе, который был измерен с помощью орбитальных аппаратов, посадочных модулей и марсоходов. Этот термин не распространяется на метеориты, найденные на поверхности Марса, такие как "Камень теплового щита".

История

К началу 1980-х годов стало очевидно, что группа метеоритов SNC (шерготтиты, нахлиты и хассигниты) значительно отличалась от большинства других типов метеоритов. Среди этих различий – более молодой возраст формирования, отличный кислородно-изотопный состав, наличие продуктов водного выветривания и некоторое сходство в химическом составе с анализом марсианских поверхностных пород, проведенным в 1976 году аппаратами "Викинг". Ряд ученых предположили, что эти характеристики указывают на происхождение метеоритов SNC от относительно крупного родительского тела, возможно, Марса. Затем, в 1983 году, в ударном стекле шерготита EET79001 были обнаружены различные захваченные газы, состав которых очень напоминал газы марсианской атмосферы, проанализированные аппаратами "Викинг". Эти захваченные газы предоставили прямое доказательство марсианского происхождения. В 2000 году в статье Треймана, Глисона и Богарда был представлен обзор всех аргументов, использованных для заключения, что метеориты SNC (к тому времени было найдено 14 образцов) родом с Марса. Они писали: "Маловероятно, что метеориты SNC имеют немарсианское происхождение. Если бы они были с другого планетарного тела, оно должно было бы быть существенно идентичным Марсу в его нынешнем понимании". Шерготтиты – это магматические породы мафической и ультрамафической литологии. Они подразделяются на три основные группы: базальтовые, оливиновые фирические (такие как группа Тиссинт, найденная в Марокко в 2011 году) и лерцолитовые шерготтиты, в зависимости от размера кристаллов и минерального состава. Альтернативно, их можно классифицировать на три или четыре группы, основываясь на содержании редкоземельных элементов. Эти две системы классификации не совпадают, что указывает на сложные взаимосвязи между различными исходными породами и магмами, из которых образовались шерготтиты. Шерготтиты, по-видимому, кристаллизовались относительно недавно – около 180 миллионов лет назад. Этот "парадокс возраста шерготтитов" остается нерешенным и продолжает быть предметом активных исследований и дискуссий. Предполагалось, что кратер Мохаве, возрастом 3 миллиона лет и диаметром 58,5 км, мог быть потенциальным источником этих метеоритов. Однако статья, опубликованная в 2021 году, опровергает это предположение, предлагая в качестве кратерного источника истощенных оливиновых фирических шерготитов, выброшенных 1,1 миллиона лет назад, кратер Тутинг или, возможно, кратер 09 000015.

By the early 1980s, it was obvious that the SNC group of meteorites (Shergottites, Nakhlites, and Chassignites) were significantly different from most other meteorite types. Among these differences were younger formation ages, a different oxygen isotopic composition, the presence of aqueous weathering products, and some similarity in chemical composition to analyses of the Martian surface rocks in 1976 by the Viking landers. Several scientists suggested these characteristics implied the origin of SNC meteorites from a relatively large parent body, possibly Mars. Then in 1983, various trapped gases were reported in impact formed glass of the EET79001 shergottite, gases which closely resembled those in the Martian atmosphere as analyzed by Viking. These trapped gases provided direct evidence for a Martian origin. In 2000, an article by Treiman, Gleason and Bogard gave a survey of all the arguments used to conclude the SNC meteorites (of which 14 had been found at the time) were from Mars. They wrote, "There seems little likelihood that the SNCs are not from Mars. If they were from another planetary body, it would have to be substantially identical to Mars as it now is understood." Shergottites are igneous rocks of mafic to ultramafic lithology. They fall into three main groups, the basaltic, olivine phyric (such as the Tissint group found in Morocco in 2011) and Lherzolitic shergottites, based on their crystal size and mineral content. They can be categorised alternatively into three or four groups based on their rare earth element content. These two classification systems do not line up with each other, hinting at complex relationships between the various source rocks and magmas from which the shergottites formed. The shergottites appear to have crystallised as recently as 180 million years ago, This "Shergottite Age Paradox" remains unsolved and is still an area of active research and debate. It has been suggested the 3 million year old crater Mojave, 58.5 km in diameter, was a potential source of these meteorites. A paper published in 2021, however, disputes this, proposing instead the 28 km crater Tooting, or possibly the crater 09 000015 as the crater source of the depleted olivine phyric shergottites ejected 1.1 Ma ago.

Нахлиты

Нахлиты названы в честь первого из них, метеорита Нахла, упавшего в Эль-Нахле, Александрия, Египет, в 1911 году и имевшего оценочный вес 10 кг. Нахлиты – это магматические породы, богатые аугитом, образовавшиеся из базальтовой магмы в результате как минимум четырех извержений, охватывающих период около 90 миллионов лет, с 1416 ± 7 до 1322 ± 10 миллионов лет назад. Они содержат кристаллы аугита и оливина. Их возраст кристаллизации, сопоставленный с данными о количестве кратеров в различных регионах Марса, указывает на то, что нахлиты сформировались на крупном вулканическом образовании Тарсиса, Элизиума или Сиртис-Майор. Показано, что нахлиты были пропитаны жидкой водой около 620 миллионов лет назад и выброшены с Марса около 10,75 миллионов лет назад в результате столкновения с астероидом. Они упали на Землю в течение последних 10 000 лет. Их минералогия, химический состав основных и микроэлементов, а также изотопный состав кислорода однозначно указывают на марсианское происхождение и тесную связь с Чассиньи.

Несгруппированные метеориты

Среди них знаменитый образец Аллан Хиллз 84001 имеет иной тип породы, отличающийся от других марсианских метеоритов: это ортопироксинит (магматическая порода, состоящая преимущественно из ортопироксена). По этой причине он классифицируется в отдельную группу, "OPX марсианские метеориты". Этот метеорит привлек большое внимание после того, как электронный микроскоп выявил структуры, которые были расценены как окаменелые остатки микроорганизмов, подобных бактериям. По состоянию на 2005 год, научный консенсус заключался в том, что микроокаменелости не указывают на жизнь на Марсе, а являются результатом загрязнения земными биопленками. ALH 84001 столь же стар, как базальтовые и промежуточные группы шерготитов, то есть 4,1 миллиарда лет. В марте 2004 года было предположено, что уникальный метеорит Кайдун, упавший в Йемене 3 декабря 1980 года, мог произойти от марсианской луны Фобоса. Поскольку Фобос имеет сходство с астероидами типа C, а метеорит Кайдун является углеродистым хондритом, Кайдун не является марсианским метеоритом в строгом смысле. Однако он может содержать небольшие фрагменты вещества с поверхности Марса. Марсианский метеорит NWA 7034 (прозванный "Черная красавица"), найденный в пустыне Сахара в 2011 году, содержит в десять раз больше воды, чем другие марсианские метеориты, обнаруженные на Земле, и нагревался в течение амазонского геологического периода на Марсе. Метеорит, упавший в 1986 году в Дайанпо (Китай), содержал силикат магния под названием "Эльгорезит" – минерал, не встречающийся на Земле.