Проектная работа "Исследование метеорита, обнаруженного в микрорайоне нашей школы".

Научно­практическая конференция школьников Люберецкого муниципального района «История моей школы» Тема: "Исследование метеорита, обнаруженного в микрорайоне нашей школы". Выполнил: ученик 10го класса  МОУ ТСОШ №14 Каримов Х.Р.                                              Научный руководитель:  Подшивалова И.А. Томилино ­2013 Учитель химии и физики 2 Оглавление ВВЕДЕНИЕ.........................................................................................................................................4 Процесс падения метеорных тел на Землю.......................................................................................4 Классификация по составу................................................................................................................4 Каменные метеориты......................................................................................................................6 Железо­каменные метеориты........................................................................................................7 Железные метеориты......................................................................................................................7 Следы внеземной органики в метеоритах.........................................................................................9 Углистый комплекс....................................................................................................................9 «Организованные элементы»...................................................................................................10 Возраст метеоритов..........................................................................................................................11 Сколько метеоритов падает на Землю?..........................................................................................11 Ход работы........................................................................................................................................13 3 ВВЕДЕНИЕ Метеорит — тело космического происхождения, крупного небесного объекта. Большинство   найденных   метеоритов   имеют   вес   от   нескольких граммов до нескольких килограммов.   Крупнейший   из   найденных   метеоритов — Гоба (вес которого, по подсчетам, составлял около 60 тонн).  Полагают, что в сутки на Землю падает 5—6 т метеоритов, или 2 тысячи тонн в год   упавшее   на   поверхность Процесс падения метеорных тел на Землю Метеорное тело входит в атмосферу Земли на скорости от 11 до 27 км/с. На такой скорости начинается его разогрев и свечение. За счёт абляции (обгорания и сдувания набегающим потоком частиц вещества метеорного тела) масса тела, долетевшего   до   поверхности,   может   быть   меньше,   а   в   некоторых   случаях значительно   меньше   его   массы   на   входе   в   атмосферу.   Например,   небольшое тело, вошедшее в атмосферу Земли на скорости 25 км/с и более, сгорает почти без остатка. При такой скорости вхождения в атмосферу из десятков и сотен тонн начальной массы до поверхности долетает всего несколько килограммов или   даже   граммов   вещества.   Следы   сгорания   метеорного   тела   в   атмосфере можно найти на протяжении почти всей траектории его падения. Если метеорное тело не сгорело в атмосфере, то по мере торможения оно теряет горизонтальную составляющую скорости. Это приводит к изменению траектории падения от, часто, почти горизонтальной в начале до, практически вертикальной, в конце. По мере торможения, свечение метеорного тела падает, оно остывает (часто свидетельствуют, что метеорит при падении был тёплый, а не горячий). Кроме того, может произойти разрушение метеорного тела на фрагменты, что приводит к выпадению метеоритного дождя. «Правильные»   круглые   (не   вытянутые)   следы   от   метеоритов   объясняются взрывными процессами, сопровождающими его падение с высокой скоростью. Классификация по составу Метеориты   состоят   из   тех   же   химических   элементов   (согласно Периодической   таблице   элементов),   что   обнаружены   и   на   Земле,   но   их 4 химические   соединения   (образованные   этими   элементами)   могут   быть   очень различными.   Им   так   же   свойственны   минеральные   характеристики,   которые могут   быть   обнаружены   только   в   метеоритах.   Это   и   известные   хондрулы   в хондритах   и   Видманштеттеновы   линии   в   железных   метеоритах,   которые характерны только для этих метеоритов и никогда не встречаются в земных породах. 1) Каменные a) хондриты b) углистые хондриты c) обыкновенные хондриты d) энстатитовые хондриты e) ахондриты 2) Железо­каменные a) палласиты b) мезосидериты 3) Железные a) атакситы b) гексаэдриты c) октаэдриты   основном   из       в силикатов: оливинов (Fe, до форстерита Mg2[SiO4]) Наиболее   часто   встречаются   каменные   метеориты   (92,8 %   падений).   Они состоят   Mg)2[SiO4] (от фаялита Fe2[SiO4] и пироксенов (Fe,   Mg)2Si2O6 (от ферросилита Fe2Si2O6 до энстатита Mg2Si2O6). Подавляющее   большинство   каменных   метеоритов   (92,3 %   каменных,   85,7 % общего числа падений) — хондриты. Хондритами они называются, поскольку содержат хондры —   сферические   или   эллиптические   образования преимущественно   силикатного   состава.   Большинство   хондр   имеет   размер   не более   1 мм   в   диаметре,   но   некоторые   могут   достигать   и   нескольких миллиметров.   Хондры   находятся   в   обломочной   или   мелкокристаллической матрице, причём нередко матрица отличается от хондр не столько по составу, сколько   по   кристаллическому   строению.   Состав   хондритов   практически полностью повторяет химический состав Солнца, за исключением лёгких газов, таких   как водород и гелий.   Поэтому   считается,   что   хондриты   образовались непосредственно   из   протопланетного   облака,   окружающего   Солнце,   путём конденсации вещества и аккреции пыли с промежуточным нагреванием. Ахондриты   составляют   7,3 %   каменных   метеоритов.   Это   обломки протопланетных (и планетных) тел, прошедшие плавление и дифференциацию по составу (на металлы и силикаты). 5 Железные   метеориты   состоят   из железо­никелевого сплава.   Они   составляют 5,7 % падений. Железо­силикатные метеориты имеют промежуточный состав между каменными и железными метеоритами. Они сравнительно редки (1,5 % падений). Ахондриты,   железные   и   железо­силикатные   метеориты   относят   к дифференцированным метеоритам. Они предположительно состоят из вещества, прошедшего дифференцировку в составе астероидов или других планетных тел. Раньше   считалось,   что   все   дифференцированные   метеориты   образовались   в результате   разрыва   одного   или   нескольких   крупных   тел,   например планеты Фаэтона.   Однако   анализ   состава   разных   метеоритов   показал,   что   с большей   вероятностью   они   образовались   из   обломков   многих   крупных астероидов. Ранее   выделяли   ещё тектиты,   куски   кремнистого   стекла   ударного происхождения.   Но   позже   оказалось,   что   тектиты   образуются   при   ударе метеорита о горную породу, богатую Каменные метеориты Недифференцированные метеориты или хондриты Это самые распространённые метеориты, состоят они в основном из силикатов, иногда   с   примесями   углерода   и   следами   железа.   Если   мы   принимаем   как гипотезу что состояние низкой окисленности этих метеоритов зависит от места, где они сформировались, что означает, как далеко от Солнца находились их родительские   прото­тела   во   время   их   формирования,   то   мы   можем классифицировать их от минимальной окисленности к максимальной.   Дифференцированные метеориты или ахондриты Были названы в 1895г. Брезиной из Вены. Они представляют около 7% от всех известных   метеоритов,   очень   бедны   железом   и   обычно   представляют   собой каменные метеориты без хондрул. Их строение и минеральные состав предполагают, что они были сформированы в магме,   подобной   той,   что   породила   земные   породы   вулканического происхождения:   эта   идея   теперь   подтверждена   метеоритами   с   зернистой структурой или с ориентированными кристаллами плагиоклаза или пироксена. 6 Железо­каменные метеориты Формально называются сидеролитами. Они составляют 1% от всех образцов, найдённых в Антарктиде и 3% всех метеоритов в собраниях. Как следует из названия, они состоят из двух других типов и делятся на 2 группы: 1. Палласиты они состоят из кристаллических, иногда в виде самоцветов, зёрен оливина, размером   от   1   миллиметра   до   1   сантиметра,   различного   цвета   –   от коричнево­жёлтого до оливково­зелёного. Этот силикат вкраплён в железо­ никелевую матрицу. Распиленные и отполированные пластинки палласитов – несомненно, один из самых эстетичных видов метеоритов. Они были названы именем известного натуралиста Палласа , который нашёл в 1775г. в Сибири «железную  губку» — метеорит  Красноярск. Возможно, они  зародились   в крупных дифференцированных астероидах, где­то между корой и мантией, где силикаты плавают в расплаве железа и никеля. 2. Мезосидериты они состоят из смеси, содержащей приблизительно в равных частях металл (железо­никелевый   сплав)   и   два   различных   силиката   –   пироксен   и плагиоклаз.   Согласно   наиболее   вероятной   теории,   эти   метеориты   — результат   гигантских   столкновений   между   железным   и   каменным астероидом с горячими вулканическими поверхностными слоями. Железные метеориты 27% от всех метеоритов, хранящихся в собраниях, это железные (формально их называют сидеритами), но, согласно статистике находок в Антарктиде, они составляют только 6% от числа падений. Это объясняется тем фактом, что они разрушаются   гораздо   медленнее,   чем   другие   метеориты   и   тем,   они   гораздо заметнее и их легче найти. Крупнейшие   известные   метеориты   это   железные.   Наибольший   их   всех находится в месте падения в Гоба, Намибия. Он был открыт в 1920г. и его вес оценивается   в   70   тонн.   Второй   по   тяжести   метеорит   находится   в   Музее Естественной истории а Нью­Йорке. Он был найден в Кейп­Йорке, Гренландия, и доставлен на корабле в конце XIX века, его вес 59 тонн. 7 Существует большое разнообразие среди железных метеоритов и всегда было трудно классифицировать их. В действительности они делятся на 13 групп (IAB, IC, IIAB, IIC и т.д.) согласно их химическому составу, особое внимание уделяют количеству галлия, германия и иридия, содержащихся в составе метеоритов в сотых долях процента.   известным     структурам Химический и статистический анализы показывают характерные структуры распределения, что позволяет нам классифицировать эти метеориты. Однако и сейчас 25% из них определяются как «аномальные», так как они не подходят к уже распределения. Железные   метеориты   также   классифицируются   согласно   их   внутренней структуре   или   по   содержанию   никеля.   Было   установлено,   что   не   железные метеориты содержат менее 5% никеля. Установлено, что железные метеориты состоят   из   смеси   двух   различных   минералов   с   одинаковой   химической формулой   (Fe,   Ni),   но   различными   структурами   —   камасита   и   таэнита. Преобладание одного или другого минерала зависит от условий охлаждения и процента содержания никеля. Октаэдриты они   имеют   8­стороннюю   структуру   и   содержат   от   7   до   15%   никеля. Травление   полированной   поверхности   пластинки   метеориты   раствором азотной кислоты проявляет рисунок структуры октаэдрита, состоящей из полос камасита в 4­х плоскостях, пересекающих одна другую под углом 60º, четвёртая плоскость параллельна поверхности. Эти плоскости ограничена таэнитом   и   пространство   между   ними   заполнено   микрокристаллической смесью   этих   минералов,   они   образуют Видманштеттеновы   фигуры,   получившиеся   в   результате   остывания   этого железо­никелевого   сплава.   Система   линий,   пересекающих   друг   друга параллельно двум, трём и более осям, изменяется в зависимости от угла рассматриваемой поверхности кристаллизации.   названной   плесситом, Со   времён   изучения   Чермака   известно   6   подгрупп,   базирующихся   на ширине линий камасита, потому что существует прямая зависимость между этой шириной и содержанием никеля. Эти подгруппы кодируются как Ogg, Og, Om, Of, Off, Opl (от «очень грубая структура» до «очень тонкая»). Атакситы их структура не видна невооруженным взглядом (отчего они так и названы), потому что ширина Видманштеттеновых фигур уменьшается тем сильнее, 8 чем   больше   в   метеорите   никеля   и   они   совершенно   исчезают   когда   его содержание превышает 15%. Количество никеля может достигать 60%. Гексаэдриты они   содержат   5­6%   никеля,   соединяются   в   большие   гексаэдры   (кубы) камасита.   Они   даже   могут   быть   просто   одним   кристаллом   (кубом), разрушенным   после   удара.   Если   поверхность   куба   обработать   азотной кислотой,   можно   получить   рисунок   параллельных   полос,   Нейманновых линий.   Они   были   сформированы   давлением   и   нагрузкой   на   камасит температур   в   пределах   от   300ºС   до   600ºС.   И   если   образец   состоит   из нескольких кристаллов, то ориентация линий будет различной на каждом из них. Следы внеземной органики в метеоритах Углистый комплекс Углеродосодержащие (углистые) метеориты имеют одну важную особенность — наличие   тонкой   стекловидной   коры,   образовавшейся,   по­видимому,   под воздействием   высоких   температур.   Эта   кора   является   хорошим теплоизолятором,   благодаря   чему   внутри   углистых   метеоритов   сохраняются минералы, не выносящие сильного нагрева — например, гипс. Таким образом стало возможным при исследовании химической природы подобных метеоритов обнаружить  в  их  составе   вещества,  которые   в  современных земных   условиях являются органическими соединениями, имеющими биогенную природу[7] :   Насыщенные углеводороды    Изопреноиды н­Алканы Циклоалканы Ароматические углеводороды  Нафталин 9    Алкибензолы Аценафтены Пирены Карбоновые кислоты    Жирные кислоты Бензолкарбоновые кислоты Оксибензойные кислоты Азотистые соединения        Пиримидины Пурины Гуанилмочевина Триазины Порфирины Наличие подобных веществ не позволяет однозначно заявить о существовании жизни вне Земли, так как теоретически при соблюдении некоторых условий они могли быть синтезированы и абиогенно. С другой стороны, если обнаруженные в метеоритах вещества и не являются продуктами жизни, то они могут быть продуктами преджизни — подобной той, какая существовала некогда на Земле. «Организованные элементы» При   исследовании   каменных   метеоритов   обнаруживаются   так   называемые «организованные элементы» — микроскопические (5­50 мкм) «одноклеточные» образования,   часто   имеющие   явно   выраженные   двойные   стенки,   поры,   шипы и т. д.  На   сегодняшний   день   не   является   неоспоримым   фактом,   что эти окаменелости принадлежат   останкам   каких­либо   форм   внеземной   жизни. Но,   с   другой   стороны,   эти   образования   имеют   такую   высокую   степень организации, которую принято связывать с жизнью. 10 Кроме того, такие формы не обнаружены на Земле. Особенностью   «организованных   элементов»   является   также   их многочисленность: на 1г. вещества углистого метеорита приходится примерно 1800 «организованных элементов». Возраст метеоритов Когда речь заходит о метеоритах, понятие «возраст» требует уточнения. Абсолютный возраст: это интервал времени между кристаллизацией камня и последним   фактическим   химическим   изменением.   Это   измеряется   масс­ спектрометрами и определяется различными методами: «свинец – свинец» или «рубидий   87   –   стронций   87»,   но   абсолютный   возраст   практически   всегда идентичен для всех метеоритов. Это 4,566 миллиарда лет ± полмиллиона лет. Метеориты, следовательно, современники формирования Солнечной системы. Для сравнения вспомним, что возраст Вселенной около 13,6 миллиардов лет. Возраст воздействия космических лучей: это интервал времени, заключенный между   временем   отделения   метеорита   от   родительского   тела   после столкновения   и   моментом   падения   на   Землю.   Измерения   меняются   в зависимости   от   типа   метеорита,   для   каменных   метеоритов   возраст обнаруживается в пределах от 1 до 60 миллионов лет, для железных метеоритов возраст колеблется между 20 миллионами лет и 2 миллиардами лет. Земной возраст: это промежуток времени, который метеорит провёл на нашей планете. Он никогда не превышает нескольких миллионов лет и определить этот возраст всего. Например,   один   хорошо   известный   метеорит   имеет   следующие   показатели: абсолютный возраст — 4,5 миллиардов лет, возраст воздействия космических лучей — 180 миллионов лет, земной возраст — 49700 лет. Это Кэньон Дьябло, который образовал метеоритный кратер на севере Аризоны в США. сложнее     Сколько метеоритов падает на Землю? Около 500 метеоритов весом более 200г. падают на Землю каждый год, но поскольку более двух третей поверхности Земли покрыто океанами, только 150 из   них   падают   на   сушу.   Из   них   только   около   20   могут   быть   найдены,   что составляет около 7­8% от общего числа падений. И, в среднем, метеорит весом 4 тонны и более падает один раз в 10 лет. Сколько метеоритов было найдено и внесено в каталоги?  В настоящее время (сентябрь  2012г.)  в «Метеоритный  бюллетень»  внесено  более 44  тысяч  имён 11 метеоритов, из которых около 27 тысяч найдены в Антарктиде, а всего 1248 были наблюдаемыми падениями. 12 Ход работы 1. Были приготовлены  5%,  10% и 20%  водный раствор Трилона­Б. 2. На первые три дня опускаю метеорит в 5% раствор. По истечению трех дней достаю  метеорит. Изменения слабо заметны, на метеорите по­прежнему имеется коррозийная  корка. 3. На последующие три дня поочередно травили 10% и 20% растворами. Это оказалось  мало эффективно. 4. Травление продолжали растворами 5% и 10% растворами HCl. По часа выдержки в  каждом растворе. 5. Протравленный метеорит распилили циркулярной пилой, распилы метеоритов  отшлифовали 13