Схематическое изображение охлаждения хондр обычных (а) и углистых (б) хондритов, а также временных и температурных преобразований между фазами (в). Фото: Серет и Либурель, 2024 г.
Хондритовые метеориты (хондриты) — одни из старейших горных пород в нашей солнечной системе, образовавшиеся 4,5 миллиарда лет назад. Таким образом, их примитивный состав означает, что они открывают окно в истоки формирования планет, особенно потому, что их основные элементы (тяжелее водорода и гелия, включая кислород, кремний, магний, железо и никель) точно отражают состав фотосферы Солнца.
Плавление и комковое накопление (аккреция) частиц пыли при высоких температурах (до 2000 К). [~1,727 °C]) в протопланетном диске образовались кристаллизованные силикатные сферы, известные как хондры, которые в дальнейшем объединились, образовав астероиды, остатки планетарного генезиса.
Существует два основных типа, которые, как полагают, образовались во внутренней и внешней солнечной системе соответственно: обычные хондриты состоят на 90% из хондр, тогда как углеродистые хондриты имеют только 20–50% хондр в фоновой матрице.
Современные знания позволяют предположить, что для деформации и фрагментации хондр с образованием хондритов необходимы столкновения космического мусора при высоких энергиях. Однако исследование, опубликованное в журнале Earth and Planetary Science Letters, показало, что это может быть не так.
Вместо этого профессор Ги Либурель и доктор Энтони Сере из французской Лаборатории Лагранжа Университета Лазурного Берега предполагают, что как пластическая деформация, так и фрагментация хондр могут происходить при низких скоростях столкновения.
Объясняя важность этого исследования, доктор Серет говорит: «Хотя понимание образования и истории метеоритов традиционно основывалось на химическом анализе, это исследование является пионером механического подхода, предлагая новый взгляд на эти небесные объекты.
«Кроме того, принципы пластической деформации во время горячих столкновений и саморастрескивания из-за дифференциального охлаждения можно распространить на изучение других каменистых тел, включая астероиды».
Изображение тонкого среза обычного хондрита в рассеянных электронах. Фото: Коннолли-младший и Джонс, 2016 г. (DOI: 10.1002/2016JE005113).
Чтобы исследовать это дальше, исследователи использовали моделирование для изучения механического поведения хондр в различных температурных окнах. Ниже критического температурного порога (температуры стеклования) хондры вели себя как твердое тело с хрупкой деформацией и растрескиванием, тогда как выше этого уровня хондры испытывали пластическую деформацию и текли как вязкая жидкость.
Говоря конкретнее, профессор Либурель и доктор Серет отмечают особенно важное открытие: «При температурах, превышающих 1000 Кельвинов (~727 °C), агрегаты кубических хондр массой всего несколько граммов сталкиваются с относительной скоростью менее 10 метров в секунду (с относительной скоростью менее 10 метров в секунду). кинетическая энергия ≈ 40 миллиджоулей) может вызвать уровень пластичной, необратимой пластической деформации, наблюдаемой в метеоритах.
«И наоборот, ниже этого критического температурного порога, в пределах одной изолированной хондры, дифференциальное тепловое сжатие между аморфными (бесформенными) и кристаллическими силикатными компонентами может привести к спонтанному хрупкому растрескиванию и даже фрагментации, не требуя внешнего воздействия».
Первый сценарий наиболее распространен в обычных хондритах, а второй — во фрагментированных хондрах углистых хондритов.
«Обычные хондриты образовались в результате срастания многочисленных хондр, которые были еще горячими и податливыми, что позволяло им деформироваться и сливаться в большую массу», — утверждает доктор Серет.
«Углеродистые хондриты образовались из меньшего количества хондр, которые быстро остыли и стали хрупкими, что привело к спонтанному растрескиванию до того, как они смогли срастись. Таким образом, это исследование подчеркивает тонкий баланс между пластичностью и хрупкостью при образовании хондритов».
