Астрофизики разгадали тайну, почему некоторые метеориты выглядят менее потрясенными

В углеродсодержащих метеоритах удары создают чрезвычайно горячие газы оксид углерода и углекислый газ (желтый). Автор: Kurosawa Kosuke

Метеориты, содержащие углерод, выглядят так, будто они испытали менее сильные удары, чем те, которые не содержат углерода, поскольку доказательства были выброшены в космос газами, образовавшимися во время удара. Открытие Университета Кобе не только решает 30-летнюю тайну, но и дает указания для будущей миссии по отбору проб на Церере.

Знание того, что происходит при столкновении метеоритов, важно для понимания эволюции солнечной системы, поскольку это открывает окно в прошлое солнечной системы. Поэтому планетологи и астробиологи, анализирующие образцы метеоритов, были озадачены, обнаружив, что метеориты, содержащие углерод, демонстрируют гораздо меньше свидетельств высокоскоростных столкновений, чем те, у которых его нет.

Как будто те, что содержат углерод, каким-то образом столкнулись на более низких скоростях, хотя неясно, почему так произошло.

Астрофизик из Университета Кобе Куросава Косукэ говорит: «Я специализируюсь на физике ударов и интересуюсь тем, как материал метеорита изменяется в ответ на удары, это называется «ударным метаморфизмом». Поэтому меня очень заинтересовал этот вопрос».

Куросава был вдохновлен теорией, выдвинутой 20 лет назад другим исследователем из Университета Кобе, согласно которой в результате удара из содержащих воду минералов метеорита выделяется дегазированный пар, который затем выбрасывает улики в космос.

«Я считал эту идею блестящей, но у нее были проблемы. Во-первых, они не провели расчетов того, будет ли этот процесс производить достаточно водяного пара. Кроме того, существуют углеродсодержащие метеориты без таких водосодержащих минералов, которые также, по-видимому, были менее шокированы», — объясняет астрофизик.

Полагая, что углеродсодержащие материалы сами по себе должны вести себя по-другому при ударе, он решил исследовать эту идею с помощью разработанного им устройства: двухступенчатой газовой пушки, соединенной с камерой для образцов.

Эта установка позволила Куросаве и его команде собрать и проанализировать газы, выделяющиеся при высокоскоростном ударе пули, в образец, имитирующий метеориты как с углеродом, так и без него, при этом измерения не были искажены газами, выделяющимися при самом выстреле.

Куросава разработал двухступенчатую газовую пушку, соединенную с камерой, которая позволяет исследователям анализировать газы, выделяемые при ударе, в образец, не загрязняясь газами, выделяемыми самим выстрелом. Он и его команда использовали это устройство для измерения того, какие газы выделяются при ударах по образцам, имитирующим метеориты с углеродом и без него. Автор: Planetary Exploration Research Center, Chiba Institute of Technology

Группа ученых из Университета Кобе опубликовала свои результаты в журнале Nature Communications.

Их эксперименты показывают, что удары по углеродсодержащим метеоритам вызывают химические реакции, в результате которых выделяются чрезвычайно горячие газы — оксид углерода и диоксид углерода.

Куросава говорит: «Мы обнаружили, что импульса последующего взрыва достаточно, чтобы выбросить окружающий сильно сотрясенный скальный материал в космос. Такие взрывы происходят на метеоритах, богатых углеродом, но не на бедных углеродом».

Таким образом, группа пришла к выводу, что содержащие углерод метеориты не менее шокированы, но на самом деле доказательства буквально развеяны.

Однако не все потеряно. Команда подсчитала, что на более крупных космических камнях, таких как карликовая планета Церера, гравитация может быть достаточно сильной, чтобы притянуть выброшенный материал обратно на поверхность тела.

«Наши результаты предсказывают, что Церера должна была накопить сильно потрясенный материал, образовавшийся в результате этих столкновений, и поэтому мы считаем, что это дает ориентир для планирования следующего поколения миссий по исследованию планет», — объясняет Куросава.

Больше информации: Kosuke Kurosawa et al, Impact-driven oxidation of organics explains chondrite shock metamorphism dichotomy, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-58474-2

Источник: Kobe University