CC BY
76
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГЕОСФЕР
УДК 523.682.4/7 (470.322)
МЕТЕОРИТНЫЙ ДОЖДЬ ОЗЁРКИ: НАБЛЮДЕНИЕ БОЛИДА, РАСЧЁТ ТРАЕКТОРИИ, ПОИСК ФРАГМЕНТОВ МЕТЕОРИТА, ИССЛЕДОВАНИЕ ВЕЩЕСТВА
М.А. Винник, Е.М. Лаптева, К.А. Скрипко1
21 июня 2018 г. около 04.16 по московскому времени на территории Липецкой области произошло падение крупного космического тела. В течение нескольких секунд во многих областях европейской России наблюдался полёт огненного шара. Место падения обломков было предсказано благодаря тщательному изучению фото- и видеоматериалов и расчёту параметров траектории падения тела. Вблизи деревень Озёрки, Злобино и Жилое Становлянского района Липецкой области были найдены многочисленные фрагменты метеорита. Петрографическое изучение собранных образцов метеорита и анализы состава минеральных фаз, выполненные учёными Уральского федерального университета, показали, что метеорит Озёрки является обыкновенным хондритом L6, испытавшим сильный удар в космосе. 20 июля международное Метеоритное Общество зарегистрировало новый метеорит и присвоило ему порядковый номер 67709 и имя «Ozerki».
Ключевые слова: огненный шар (болид), метеоритный дождь, поиск фрагментов метеорита, обыкновенный хондрит L6, ударное плавление, Липецкая область.
OZERKI METEORITE SHOWER: OBSERVATION OF BOLIDE, CALCULATION OF ITS TRAJECTORY, SEARCH FOR METEORITE FRAGMENTS, STUDY OF THE MATERIAL COMPOSITION
M.A. Vinnik, Dr.Sc. (Ped.), E.M. Lapteva, K.A. Scripko Lomonosov Moscow State University (Earth Science Museum)
According to the article, on June 21, 2018 a large space body fell on the territory of the Lipetsk region at around 04:16 LT (01:16 UT). Within a few seconds, the flight of the fireball was observed from many places in the European part of Russia, including Moscow. It is especially noted that the location of meteorite debris field was defined
1 Винник Михаил Анатольевич - доктор пед. наук, в.н.с., [email protected]; Лаптева Екатерина Михайловна - н.с., [email protected]; Скрипко Константин Андреевич - н.с. Музея землеведения МГУ, [email protected].
382 Жизнь Земли 40(4) 2018 382-389
thanks to carefully analyzed photo and video materials and calculations of the falling trajectory parameters. Multiple fragments of the meteorite were found near the villages Ozerki, Zlobino and Zhiloye situated in the Stanovlyansky district of the Lipetsk region. A mention should be made that petrographic study of the collected meteorite samples and analysis of the composition of mineral phases performed by scientists of the Ural Federal University showed that Ozerki meteorite is an ordinary chondrite L6, which was strongly impacted in space (S4-5). On July 20 the International Meteoritical Society registered a new meteorite and gave it a serial number 67709 and the name Ozerki.
Keywords: fireball, bolide, meteorite shower, search for meteorite fragments, ordinary chondrite L6, impact melting, Lipetsk region.
Наблюдение падения метеорита и анализ собранных фото и видеоматериалов. 21 июня 2018 г. жители Липецкой, Тульской, Орловской, Курской и Воронежской областей увидели на небе яркую вспышку, в течение нескольких секунд наблюдали полёт огненного шара, слышали громкое шипение и треск, и затем взрывы в атмосфере (один сильный, два средних и несколько более слабых). На видеозаписях автомобильных видеорегистраторов, видеороликах и фотографиях болида2 видно, что космическое тело начало дробиться ещё во время полёта с космической скоростью, до достижения области задержки. Один из участников Астрофорума «Метеориты, болиды, метеоры» [1] Михаил Грехов привёл две фотографии (рис. 1а и б), на которых видны как минимум два сравнительно крупных фрагмента, образовавших самостоятельные огненные шары, и «искры», возникшие при дроблении и испарении более мелких обломков, вошедших в область задержки со сверхзвуковой скоростью.
Рис. 1а и б. Дробление болида - вспышка - погасание [1, ответ 283, 25.06.2018, 17:38:26].
Полёт огненного шара и оставленный им шлейф наблюдали и фотографировали даже в Москве (Видное) и Харькове [1]. Яркую вспышку зафиксировали также датчи-
2 Болидом называют «взрывающийся» огненный шар (fireball), но обычно эти два термина употребляются как синонимы.
ки, установленные на геостационарных спутниках США3. По данным NASA [6], пик светимости болида, связанный с максимальным торможением космического тела в атмосфере, дроблением и испарением его фрагментов, наблюдался 21 июня 2018 г. в 01:16:20 UT (04 часа 16 мин. 20 сек. по московскому времени), географические координаты - 52,8°N, 38,1°E4, высота взрыва - 27,2 км, скорость в момент пика светимости -14,4 км/с, мощность излучённой энергии - 1,224-1012 Дж, рассчитанная по ней суммарная энергия взрыва болида - 2,8 килотонны в тротиловом эквиваленте5.
Через два дня, 23 июня, о результатах оценок сотрудниками NASA траектории полёта, высоты и энергии взрыва «Липецкого болида» сообщил Главный региональный ТВ-канал Липецкой области [5].
Определить район взрыва в атмосфере также позволило использование записей сначала четырёх станций инфразвукового мониторинга: IS43 (Дубна, Россия), IS26 (Германия), IS48 (Тунис) и IS42 (Азорские острова), а затем ещё семи инфразвуковых станций6.
Параметры траектории болида и координаты предполагаемого места выпадения фрагментов метеорита удалось также установить благодаря анализу данных созданной в России и Финляндии болидной сети - сети видеокамер, фиксирующих падение метеоритов. Расчёт траектории метеорита и построение модели поля рассеяния фрагментов были выполнены совместными усилиями учёных Болидной Службы Финляндии, физического факультета Университета города Хельсинки и Физико-технологического института Уральского федерального университета имени Первого президента России Б.Н. Ельцина (УрФУ). Сбор данных наблюдений и расчёт траектории проводились Эско Лыытиненом (Esko Lyytinen), Марией Грицевич, Николаем Кругликовым и Михаилом Ларионовым7. Модель поля рассеяния фрагментов была создана Ярмо Мойла-нен (Jarmo Moilanen) [8].
Анализ большого количества видеозаписей автомобильных видеорегистраторов, видеороликов и фотографий болида и его пылегазового шлейфа был выполнен пользователями Астрофорума «Метеориты, болиды, метеоры» [1]. Видео- и фотоматериалы отчётливо свидетельствовали о том, что несколько фрагментов метеорита упали на землю. По фотографиям следа болида, снятым с разных точек в Липецкой и соседних областях, участники Астрофорума предсказали, что выпадение фрагментов метеорита на землю произошло между деревнями Озёрки и Злобино Становлянского района, к северо-западу от города Ельца Липецкой области.
Находки фрагментов метеорита. Основываясь на этих прогнозах, в предполагаемый район падения метеорита прибыли сотрудники УрФУ, ГЕОХИ им. В.И. Вернадского РАН, Института динамики геосфер РАН, Института астрономии РАН и
3 Аппаратура, установленная на геостационарных спутниках США, предназначена для регистрации сильных взрывов, в т. ч. ядерных, и запусков межконтинентальных баллистических ракет.
4 Точность определения координат аппаратурой, установленной на этих спутниках, - 0,1°, что на этой широте составляет около 7 км по широте и около 11 км по долготе.
5 Взрыв 1 кт ТНТ эквивалентен 4,185-1012 Дж. Суммарная энергия взрыва, которую рассчитывают по эмпирической формуле [6], почти на порядок больше энергии светового и теплового излучения, составляющей только часть энергии взрыва.
6 Станции инфразвукового мониторинга фиксируют с помощью микробарографов инфразвуковые колебания, производимые различными природными и искусственными источниками, в т. ч. взрывами вулканов, землетрясениями, падением космических тел, штормами, магнитными бурями и различной природы техногенными взрывами, и определяют направление на их источник. Первое наблюдение ультразвука естественного происхождения с помощью приборов произошло в 1883 г., во время извержения вулкана Кракатау в Индонезии.
7 По их мнению, траектория падения метеорита была необычно крутой - 79° [2, 9], из чего следует, что площадь рассеяния обломков должна быть небольшой - 3-4 км2.
многочисленные «вольные охотники за метеоритами». Поисковой группой УрФУ в составе научных сотрудников Лаборатории изучения внеземного вещества (Extra terra consortium) А. Пастуховича, Г. Яковлева, Е. Петровой и волонтёра А. Усенкова 25-26 июня в окрестностях деревень Озёрки-Злобино-Жилое было найдено 5 образцов метеорита общим весом около 1,2 кг, в т. ч. самый крупный из них - весом 550 г [9]. После этого они завершили поиск фрагментов метеорита и 27 июня уехали в Екатеринбург, чтобы успеть проанализировать найденные образцы и зарегистрировать метеорит до начала заседаний 81-го Ежегодного Собрания Метеоритного Общества, которое должно было проходить в Москве8 22-27 июля 2018 г.
23-27 июня в поисках фрагментов метеорита принимал участие и один из авторов этого сообщения (М.А. Винник). Он сфотографировал найденные фрагменты метеорита и записал на видео несколько интервью с теми, кто нашёл первые образцы (рис. 2).
По состоянию на 10 июля (дата подачи заявки на регистрацию метеорита) в зоне поисков был найден, по меньшей мере, 91 фрагмент метеорита общим весом более 6,5 кг9 [8].
Найденные индивидуальные экземпляры метеорита имеют сглаженные формы, с неглубокими регмаглиптами. С поверхности они покрыты тёмной корой плавления. Внутренние части метеорита светло-серые (рис. 3). Некоторые фрагменты содер- Рис. 2. Действительный член
жат тёмные непрозрачные прожилки, возникшие Русского °бщесгва любителей мете°-
при ударе в космосе и тёмно-серые участки раскри- ритики ДмитРий Качалин Рассказывает о наиденных им образцах мете-
сталлизованного импактного расплава [4]. орита Озёрки. Кадр из видеофильма.
Ш
Рис. 3. Фрагмент весом 550,4 г, найденный поисковой группой УрФУ 26 июня [9].
8 Ежегодное Собрание Метеоритного Общества впервые происходило в России. УрФУ был одним из организаторов этого международного совещания и экскурсий для участников в Челябинск и Екатеринбург
для знакомства с местами падения и образцами Челябинского метеорита.
9 По мере новых находок общая масса и количество образцов будет увеличиваться.
Собранные образцы были изучены учёными УрФУ, Екатеринбургского Института геологии и геохимии им. А.Н. Заварицкого УрО РАН (ИГГ) и Новосибирского Института геологии и минералогии имени В.С. Соболева СО РАН (СИГМ). 10 июля, после завершения исследований, результаты были представлены в международное Метеоритное Общество, которое 20 июля зарегистрировало новый метеорит и присвоило ему порядковый номер 67 709 и имя «Ozerki».
Классификация. В.В. Шарыгин (СИГМ и УрФУ) и В.И. Гроховский (УрФУ) классифицировали метеорит Озёрки следующим образом: класс10 - обыкновенный хон-дрит L6, стадия ударного метаморфизма11 S4-5, степень выветривания12 W0 [8].
Петрографическое изучение полированных срезов метеорита Озёрки и анализы химического состава минеральных фаз выполнены В.В. Шарыгиным (СИГМ и УрФУ) и Д.А. Замятиным (ИГГ и УрФУ)13.
Большинство мелких хондр, размером от 0,2 до 1 мм, перекристаллизованы и стали практически неотличимы от матрицы. Хорошо видны только самые крупные (до 4 мм) хондры (рис. 4). Среди них наиболее обычны порфировые оливиновые, порфировые оливин-пироксеновые и колосниковые оливиновые хондры.
Минеральный состав метеорита Озёрки: оливин Fa2560±029 (N=51), низкокальциевый пироксен Fs21.38±024Wo161±0.26 (N=44), плагиоклаз Ab83 5An10.5Or60 (N=35), хромит Crt828Spl121 (N=17), хлорапатит, мерриллит, FeNi-металлические фазы, троилит и пентландит. Локально встречается Cr-содержащий клинопироксен (хромдиопсид) En458Fs9.0Wo452 (Cr2O3 - 0.8-1.0 вес. %, N=6) [8, 4].
Зёрна FeNi-металла (до 1 мм) представлены как отдельными фазами (камасит, тэ-нит или «плессит»), так и их сростками между собой или с сульфидами (камасит + тэнит, камасит + «плессит» + тетратэнит, камасит + тетратэнит + пентландит). Зёрна металла обычно встречаются вместе со скоплениями троилита (0,1-0,5 мм), которые представляют собой губчатые тонкозернистые агрегаты зёрен микронных (<5 мкм) размеров. В них, особенно на контакте с FeNi-металлом, встречаются зёрна пентлан-дита. Состав металлических фаз (вес. %): камасит Fe - 93.2±1.4, Ni - 5.89±1.44, Co -
10 Отнесение метеорита к группе L-хондритов определяется его химическим составом, относительной долей железа, входящего, с одной стороны, в силикаты (оливин и пироксены) и, с другой, - в металл и сульфиды, а также железистостью силикатов. В ряду обыкновенных хондритов H-L-LL растёт доля железа, связанного в силикатах, увеличивается их железистость и уменьшается содержание в метеорите металлической фазы, при этом содержание никеля в металле возрастает (правило Прайора). Петрографический тип 6, присвоенный метеориту Озёрки, указывает на очень высокую степень его температурной переработки и перекристаллизации в глубинах астероидального родительского тела. Для типа 6 характерны, во-первых, полная перекристаллизация основной массы (матрицы) метеорита и мелких хондр, при этом плохо различимыми становятся даже контуры крупных хондр, и, во-вторых, однородность химического состава зёрен оливина, пироксенов и др. минералов. В связи с этим такие хондриты называют равновесными.
11 Возникшие при столкновении в космосе пластические деформации, планарные элементы, волнистое погасание в оливине и присутствующие в метеорите жилки расплавного материала позволили оценить ступень ударного метаморфизма как S4-5 - от средней до высокой (импактное давление 30-40 ГПа). Однако некоторые образцы этого метеорита содержат значительную долю ударного расплава, и в этом случае им может быть присвоена ступень ударного метаморфизма S5 (импактное давление 45-50 ГПа).
12 Образцы недавно упавшего метеорита - свежие (степень выветривания W0). Однако даже в образцах, найденных 25-26 июня, т. е. через 4-5 дней после падения, вокруг зёрен металла и троилита уже появились ореолы гидроксидов железа [8].
13 В.В. Шарыгин выполнял анализы на растровом (сканирующем) электронном микроскопе (Scanning Electron Microscope -SEM) - рентгеноспектральный анализ методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (Energy-dispersive X-ray spectroscopy - EDS) и методом дисперсионной рентгеновской спектроскопии по длине волны (Wavelength dispersive X-ray spectroscopy - WDS). Д.А. Замятин анализировал минеральные фазы на электронно-зондовом микроанализаторе (Electron probe microanalyzer (EPMA) методом дисперсионной рентгеновской спектроскопии по длине волны (WDS) [8].
Рис. 4. Порфировая оливиновая хондра и непрозрачные ударные жилки в грубозернистой матрице. Прозрачно-полированный шлиф. Николи +. Фото Т. Крячко (см. цветное фото на 2 с. обложки журнала).
0.92±0.13 (N=32); тэнит Fe - 68.6±5.1, N - 31.0±5.1, Со - 0.36±0.09 (N=20); тетратэнит Fe - 48.5, N - 51.2, Со - 0.16 (N=3). Состав пентландита (вес. %): Fe - 50.6±0.8, N -15.4±1.0, Со - 0.15±0.02, Cu - 0.61±0.26, 5 - 33.6±0.3 (N=3) [8, 4].
Непрозрачные ударные жилки (до 0,1 мм в толщину) девитрифицированы и содержат металл-сульфидные сростки в тонкозернистой матрице низкокальциевого пироксена [8].
Кора плавления, толщиной до 0,6 мм, содержит большое количество газовых пузырьков. Внешняя её зона представлена скрытокристаллическим агрегатом скелетных кристаллов оливина и дендритных кристаллов магнетита (размером до 5 мкм) и стеклом (44-47 мас. % 5О2). Внутренняя зона, на контакте с неизменённым хондритом, более бедна магнетитом. Она сложена более крупными скелетными зональными14 кристаллами новообразованного оливина, стеклом и незначительным количеством магнетита. В обеих зонах могут присутствовать округлые реликты исходных оливина и хромита15 и новообразованные богатые никелем металл-сульфидные глобули (диаметром 10-20 мкм) [8, 4].
Фазовый состав глобул различен. Для внешней зоны коры плавления характерны глобули хизлевудитового состава (сульфидно-никелевый твёрдый раствор, при остывании распавшийся на две хизлевудитовые фазы: Ni3+xS2 с содержанием Fe 1.9-5.1 мас. % и №4+;53 с содержанием Fe 3.3-12.9 мас. %). В этих глобулах присутствуют включения почти чистого никеля и мельчайшие (наномерные) включения элементов платиновой группы (Р^О$-1т), обычно в никеле, реже в хизлевудите. Состав хизлевудита из внешней зоны коры плавления: (N=10, мас. %) Fe - 2.62±0.46, Ni - 71.37±0.80, Со - 0.11±0.01, Си - 0.37±0.09, 5 - 25.58±0.53; самородного никеля:
14 Внутренние части кристаллов имеют состав Ба18, края обогащены железом, до Ба32 [4].
15 Присутствие оплавленных реликтов наиболее высокотемпературных исходных минеральных фаз -оливина и хромита - позволяет оценить температуру в огненном облаке расплава и раскалённых газов, окружавшем обломки метеорита, летевшие со сверхзвуковой скоростью. Температура плавления оливина состава Ра256 - около 1800°С, температура плавления хромита, в зависимости от содержания магния, - от 2190 до 2270°С. Температура поверхности обломков метеорита могла составлять от 2200 до нескольких тысяч градусов.
(N=4, мас. %) Fe - 3.82, Ni - 94.84, Co - 0.14, Cu-1.18. Глобули во внутренней зоне коры плавления несколько богаче серой и железом и имеют состав: хизлевудит, хиз-левудит + пентландит ± годлевскит. В целом содержание серы в хизлевудитовом твёрдом растворе варьирует от 23 до 29 мас. % [4].
В.В. Шарыгин, изучивший химический и минеральный состав коры плавления метеорита Озёрки, отмечает, что металл-сульфидный расплав, сформировавшийся при плавлении FeNi-металла и сульфида железа троилита, в результате частичного окисления железа при взаимодействии с кислородом атмосферы обогащается никелем. При кристаллизации этого расплава возникают богатые никелем сульфиды (хиз-левудит, пентландит и годлевскит) и самородный никель. Не исключено, что при этом часть серы в процессе плавления улетучивается в газообразной форме. Платиновые металлы концентрируются в металл-сульфидных каплях расплава, преимущественно в никеле, и, несмотря на быстротечность процессов плавления и последующей кристаллизации, образуют самостоятельные фазы. Окисленное железо кристаллизуется в коре плавления в виде магнетита [4].
Заключение. «От момента наблюдения болида 21 июня, расчёта его траектории, поиска вещества в месте падения, первых находок до их исследования, классификации, подготовки и регистрации заявки прошло всего четыре недели. Это своеобразный рекорд», - отмечают в пресс-службе УрФУ [3].
Учёные УрФУ успели изучить и зарегистрировать метеорит до открытия 81-го ежегодного собрания Метеоритного Общества, состоявшегося в Москве 22-27 июля 2018 г. Во время этого совещания делегация УрФУ (14 человек) представила участникам образцы метеорита Озёрки и результаты их изучения. 26 сентября 2018 г., в ходе конференции, проходившей в помещении Минералогического музея им. А.Е. Ферсмана, один из главных участников изучения этого метеорита - Виктор Викторович Шарыгин - рассказал о результатах исследования вещества метеорита Озёрки и его коры плавления [4].
Все данные по метеориту Озёрки доступны через Интернет из регулярно обновляемой Базы данных [8], они также будут опубликованы в Meteoritical Bulletin (№ 107), который готовится к печати.
Примечательно, что Озёрки - не только первый метеорит, падение которого наблюдали на территории Липецкой области, но и, на сегодняшний день, единственный метеорит, найденный на территории этой области.
ЛИТЕРАТУРА
1. Астрофорум - астрономический портал / Метеорит Озёрки (Липецкая область) (https:// astronomy.ru/forum/index.php/topic,164249.280.html).
2. Воробьёва Т. Уральские учёные нашли часть метеорита, упавшего в Липецкой области // Российская газета. 26.06.2018.
3. Воробьёва Т. Липецкий метеорит получил название «Озёрки» // Российская газета 24.07.2018.
4. Шарыгин В.В. Высоконикелевые металл-сульфидные глобулы в коре оплавления L6 хон-дрита Озёрки, Липецкая область: предварительные данные // Научная программа и тезисы XVIII Всерос. конф. по термобарогеохимии (24-28 сентября 2018 г., Москва, Минералогический Музей им. А.Е. Ферсмана РАН). С. 139-141 (https://www.fmm.rU/images/c/c4/TBGXVIII_Program_ and_abstracts.pdf).
5. Юрьева Е., Голубев Д. НАСА «засекло» Липецкий метеорит // Липецк, Главный региональный ТВ-канал. 23.06.2018 (https://lipetsk.glavny.tv/news/136568).
6. Fireball and Bolide Data // Center for Near Earth Object Studies / Jet Propulsion Laboratory / California Institute of Technology / NASA, 2018-Jul-28 (https://cneos.jpl.nasa.gov/fireballs/).
7. Ott T., Drolshagen E. Daytime Fireball over Russia on June 21 // International Meteor Organization. June 22.2018 (https://www.imo.net/daytime-fireball-over-russia-on-june-21/).
8. Ozerki // The Meteoritical Database / Meteoritical Society, International Society for Meteoritics and Planetary Science / Lunar and Planetary Institute, 3 Aug 2018 (https://www.lpi.usra.edu/meteor/ metbull.php?code=67709).
9. The Meteorite Search is Completed: UrFU Expedition Brought Five Fragments from the Lipetsk Region / Ural Federal University / News / July 5, 2018 (https://urfu.ru/en/news/24135/).
REFERE^ES
1. Astroforum - astronomical portal / Practical astronomy / Astronomical observations / Meteorites, fireballs, meteors / Meteorite Ozyorki (https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,164249.280.html) (in Russian).
2. Vorobiyova T. Ural scientists have found part of a meteorite that fell in the Lipetsk region. Rossiyskaya Gazeta. 26.06.2018 (https://rg.ru/2018/06/26/reg-urfo/uchenye-nashli-chast-meteorita. html) (in Russian).
3. Vorobiyova T. Lipetsk meteorite was called «Ozyorki». Rossiyskaya Gazeta. 24.07.2018. (https:// rg.ru/2018/07/24/reg-urfo/lipeckij-meteorit-poluchil-nazvanie-ozyorki.html) (in Russian).
4. Sharygin V.V. Rich in Nickel metal-sulfide globule in the fusion crust of L6-chondrite Ozyorki, Lipetsk oblast: preliminary data. XVIII all-Russian conference on thermobarogeochemistry (24-28 September 2018, Moscow, A.E. Fersman Mineralogical Museum of Russian Academy of Sciences). Scientific program and abstracts. P. 139-141 (https://www.fmm.ru/images/c/c4/TBGXVIII_ Program_and_abstracts.pdf) (in Russian).
5. Yurieva E., Golubev D. NASA "spotted" Lipetsk meteorite. Lipetsk: the Main regional TV channel. Incidents. 23.06.2018 (https://lipetsk.glavny.tv/news/136568) (in Russian).
6. Fireball and Bolide Data. Center for Near Earth Object Studies. California Institute of Technology. NASA. 2018-Jul-28 (https://cneos.jpl.nasa.gov/fireballs/).
7. Ott T., Drolshagen E. Daytime Fireball over Russia on June 21. Inter. Meteor Org. June 22.2018 (https://www.imo.net/daytime-fireball-over-russia-on-june-21/).
8. Ozerki. The Meteoritical Database. Inter. Soc. for Meteoritics and Planetary Science (https:// www.lpi.usra.edu/meteor/metbull.php?code=67709).
9. The Meteorite Search is Completed: UrFU Expedition Brought Five Fragments from the Lipetsk Region. Ural Federal University. News. July 5, 2018 (https://urfu.ru/en/news/24135/).
