Sivatagi meteorit-vadászat

Földünkön kétféle olyan terület létezik, ahol aránylag könnyebb meteoritokat találni. Az egyik az Antarktisz végtelen jégfödte vidékei, a másik a sivatagok. Az Antarktisz jégmezeje lassú mozgásban van, együtt a reá hullott meteoritokkal. Amikor egy hegység az útját állja egy ilyen mozgó jégmezőnek, a meteoritok a feltorlódó és párolgó jégből a felszínre bukkannak, és a terület lassan feldúsul ezekkel a meteoritokkal. Gyakran minden ötszázadik kő meteorit (1). Az itteni hideg és száraz klíma ráadásul gátolja a meteoritok mállását is, valamint a fehér tájon könnyű észrevenni a sötét színű meteoritokat. A meteoritvadászat vizuálisan történik (2).

A Miller Range jégmezeje. https://www.nasa.gov/feature/meteorites-arrive-at-nasa-s-johnson-space-center

A másik ilyen terület a sivatagok. A klíma itt is száraz, ráadásul a sivatagot többnyire világos színű homok és kőzetek borítják, melyek megkönnyítik a vizuális észlelést. Geológiailag stabil sivatagok négyzetkilométerenként több tucat meteoritot is őrizhetnek (3).

2002-ben az izraeli „Jordan Valley College”-ban dolgoztam, mint csillagász-szakelőadó. Sokszor adtunk elő más helyeken is, és egy ilyen alkalommal idéztem fel régi vágyamat, hogy meteoritok után kutassak a sivatagban. Eredetileg három napra utaztunk volna el a déli sivatag, a Negev néhány iskolájába egy előadás-körútra, és sikerült kisírnom a hivatalos programok után egy-egy sivatagi túrát is. Három sivatagi területet is érintett a program, mindegyikre sikerült időt kapnom. Mindhárom sivatag ideálisnak tűnt, hiszen világos mészkő-sivatag volt, nem pedig kvarchomok-sivatag, ahol a kemény kvarchomok-szemcsék eróziója kárt tennének a meteoritokban. Az első terület Gáza mellett volt, a területet sárga homok és kövek borították, de nem volt szerencsénk, semmit sem találtunk.  Egy kollegám botra erősített mágnese a beduinok által hátrahagyott konzervdobozokra kattant, a fémkereső pedig a töltényhüvelyek tucatjaira sípolt. Megdőlt bennem az érintetlen sivatag mítosza. A másik terület maga a Negev sivatag középső része volt, itt viszont még nehezebb volt a dolgunk, hiszen a felszínt nem csak mészkő, hanem sötét kovakő is borította szép számban, tehát a vizuális észlelés opciója eleve ki volt zárva. Itt sem találtunk meteoritot, viszont néhány szép kovakövet elhoztam.

Kovakövek a Negev mészkősivatagban.

A harmadik napon a kollégák kedve érezhetően megcsappant. Óraszámra bolyongani a sivatagban, hogy állítólagos meteoritokat keressünk, nem kis megszállottságot igényel. Ekkor már messze a sivatag déli részén voltunk, a Timna nemzeti parkban.

Timna Nemzeti Park

Itt már nem volt sem szemét, sem töltényhüvely, sem kovakő, a körülmények tehát közel ideálisak voltak. Amíg tehát a nemzeti parkban tartózkodtunk, én még egy esélyt adtam magamnak, és ismét nekivágtam a sivatagnak. Úgy találtam, hogy a körülmények kedveznek a kizárólagos vizuális kereséshez, így nagyobb területet tudok bejárni, mintha fémkeresővel mozognék.

A három helyszín egy 90°-ban elfordított térképen. A jobb oldali (dél) piros karika Timna. https://www.google.com/maps/

Körülbelül négy óra keresés után találtam meg azt a lekerekített szélű piramisra emlékeztető követ, amiről természetesen ránézésre tudtam, hogy meteorit. Csodálatos érzés volt, gyakorlatilag évek óta álmodtam ilyen a pillanatról. Legnagyobb sajnálatomra csak egyetlen egyet találtam, pedig később bejártam a környéket, hogy esetleg többet is találok.

A meteorit

Meteoritot találni csak a dolog első része. Egy körülbelül 5 grammos darabot kellett levágni belőle, hogy hivatalos elemzésre küldjem el. Izraelben nem ismertem ilyen labort, hanem Alan Rubinnak küldtem el a mintát, a Kaliforniai Egyetemre (UCLA). Nagyjából másfél év múlva jött meg a hivatalos válasz, hogy a 40 grammos meteorit egy H5 típusú kondrit (4). Specifikációi: H5 kondrit (5, 6), Fa 18,1%, S2, W1 – tehát geológiailag aránylag friss állapotú.

Alan Rubin válasza

Noha nekem szerencsém volt, de Izraelben azóta sem találtak meteoritot, nem is tudok ilyen szándékról sem, pedig statisztikailag több ezer meteoritot is őrizhetnek a Negev sivatag geológiailag stabilabb területei. A TV és néhány újság felkapták az eseményt, de a szakmából nem keresett meg senki, tehát véleményem szerint ott a csillagászatnak a meteoritika egy mostohagyermeke. Izrael egy érdekes fehér foltja lehet a meteorit-kutatásnak.

Balogh Gábor

Források:

  1. Some Photos of Antarctic Meteorites. Department of Earth and Planetary Sciences
    http://meteorites.wustl.edu/mugshots/index.htm
  2. ANSMET, The Antarctic Search for Meteorites
    https://caslabs.case.edu/ansmet/
  3. Arizona State University, Center for Meteorite Studies
    https://meteorites.asu.edu/meteorites/meteorite-locations
  4. Meteoritical Bulletin Database
    https://www.lpi.usra.edu/meteor/metbull.php?sea=&sfor=names&ants=&nwas=&falls=&valids=&stype=contains&lrec=50&map=ge&browse=&country=Israel&srt=name&categ=All&mblist=All&rect=&phot=&strewn=&snew=0&pnt=Normal%20table&code=24003
  5. Department of Earth and Planetary Sciences
    http://meteorites.wustl.edu/id/ordinary_chondrites.htm
  6. The Meteoritical Society, H5 Chondrites
    https://www.lpi.usra.edu/meteor/metbullclass.php?sea=h5

Klímaváltozás és planetológia

A klímaváltozás az egyik legizgalmasabb, de talán a leginkább politikával átitatott téma, sokan beszélünk róla, fontossága egyértelmű. Éppen ezért nem is fogok állást foglalni ebben, hanem csak bemutatom az egyes érveket és ellenérveket. Fontosnak tartom, hogy az olvasó egy helyen lássa ezeket. A földi klímát alapvetően a Napból érkező és a Földről az űrbe visszajutó energia határozza meg – ami maga is egy végtelenül bonyolult rendszer, de szerencsére tudományosan kutatható.

Nézzük először az érveket és az ellenérveket. A spektrum egyik szélén az a gondolat van, miszerint egyáltalán nincs klímaváltozás (9), a másik szélén pedig az az állítás, miszerint egyértelműen az ember okozza a klímaváltozást (6). Itt rögtön hozzátenném, hogy sokan nem is klímaváltozásról beszélnek, hanem globális felmelegedésről.

A dolog egyszerűnek tűnik: az emberiség az ipari tevékenysége során CO2-t és egyéb üvegházhatást okozó anyagot bocsát ki, melyek hozzájárulnak a globális felmelegedéshez. (Az üvegházhatás az a jelenség, amikor a Napból a Földre érkező fény /elektromágneses sugárzás/ nagy részét elnyeli a felszín, mely felmelegszik, és a keletkezett hőmérsékleti sugárzás nem képes visszasugározódni az űrbe.) A dolog azonban nem ilyen egyszerű. Egyrészt a levegőben levő természetes vízgőz is üvegházhatást okoz, másrészt az ipar olyan anyagokat is kibocsát, melyek hűtő hatással vannak, például a por és a korom.

A természetes eredetű széndioxid-kibocsátás sokszorosa az ember által légkörbe juttatottnak, és kutatások szerint (3, 4, 5, 10) a széndioxid szintje a légkörben nem megelőzi, hanem követi azt, tehát nem lehet annak okozója. Ez valószínűleg a felmelegedett, addig fagyott talajokból származik.

A széndioxid szintje és a hőmérséklet alakulása.
https://earthscience.stackexchange.com/questions/2223/historical-atmospheric-partial-pressure-henrys-law-constant

A sajtó sajnos gyakran közöl hamis, félhamis információt, mindkét oldalon – ez összezavarja a laikus olvasót, és még inkább érzelmei szerint alakítja ki véleményét. Amerikában főleg a konzervatív oldal ellenzi a globális felmelegedés gondolatát, a liberális baloldal inkább támogatja. Európában ez ennél jóval bonyolultabb. Itt sokszor a baloldal az, amelyik szembeszáll az ember által okozott klímaváltozás ötletével, mondván, hogy a „klímaadó” a szegényebb rétegek további kiszipolyozását jelenti csak (8). Sajnos, olyan – egyébként jó szándékú, tudományos szervezetek, mint a National Geographic Society, is időről időre közölnek megtévesztő, vagy hamis információt a jegesmedvék pusztulásáról például, (1) miközben kutatók arról számolnak be, hogy a jegesmedve állomány növekszik (2). A zavaró részletek ellenére ma a legtöbb klíma-szakértő egyet ért abban, hogy a klímaváltozást az emberi tevékenység okozza (13).

Azzal sem jut a laikus előre, ha a nagyhatalmú ipar lobbi-érdekeire gondol, mely nyilván ellenzi a globális felmelegedés gondolatát, de a megújuló energetikai szektor is sok százmilliárdos iparággá nőtt, elemi érdeke a széndioxid-kibocsátás és a globális felmelegedés összefüggése (8).

De nézzük csak a kritikus időszak (az ipari tevékenység kezdetei óta) hőmérséklet változásait – a felmelegedés egyértelmű:

Climate Change at the National Academies,
https://nas-sites.org/americasclimatechoices/more-resources-on-climate-change/climate-change-evidence-and-causes/climate-change-evidence-and-causes-figure-gallery/

Azt gondolhatnánk, hogy ez a kismértékű (0,8-0,9 °C-os felmelegedés egyáltalán nem aggasztó, de ha tudjuk, hogy például a XVII.-XVIII. század közötti „Kis Jégkorszak”-ban, az úgynevezett „Maunder-minimum” idején a hőmérséklet csak 1-1,5 °C-kal volt alacsonyabb, belátjuk, hogy ez a kis különbség is sokat jelenthet.

A Maunder-minimum egy olyan időszak volt 1645 és 1715 között, amikor a napfolttevékenység szünetelt, illetve szélsőségesen ritka volt. A tudományos irodalomban elfogadott, hogy ezt a „Kis Jégkorszakot” a napfoltok hiánya okozta (12).

Maunder-minimum: napfoltok és hőmérséklet: Hoyt & Schatten / wiki, CC BY-SA

Lehet, hogy mégsem az emberi tevékenység okozza a földi klíma változásait? De térjünk csak vissza az éves középhőmérséklet változásaira, nagyobb időszeletet véve. Jégkorszakok többször is voltak a Földön, és természetesen ezek között a melegebb időszakok is, az interglaciálisok. Jelenleg is egy ilyen, melegebb időszakban vagyunk, bár planetológiailag még mindig tart a jégkorszak, hiszen a sarkokat még jég fedi. A következő ábra két problémát is felvet. Az egyik az, hogy az interglaciálisok 100-120 ezer évente követik egymást, hasonló mértékben. Márpedig az előző melegebb időszakokban nem volt ipari tevékenység, mely azokat előidézte volna. A másik probléma pedig az, hogy miközben a széndioxid szint az előző interglaciálisban 270 ppm és 290 ppm között mozgott, manapság ez 280 ppm és 387 között van, tehát jóval magasabb. Ennek ellenére az előző interglaciális sokkal melegebb volt, mint a mostani.

Five interglacials: https://plantsneedco2.org/default.aspx?menuitemid=371

Lehet, hogy ha a felmelegedés (és lehűlés) okait keressük, nyomósabb okot kell rá keresnünk? A földi klímát alapvetően a Napból érkező és a Földről az űrbe visszajutó energia határozza meg. Tudjuk azonban, hogy Napunkból érkező energia mennyisége eléggé stabil. A csillagászok által elfogadott elmélet szerint sokkal összetettebb a probléma, több részletet is figyelembe kell venni.

A Milanković-ciklus elmélete szerint egyszerre kell figyelembe venni a változó Föld-Nap távolságot, a Földpálya alakját (excentricitását), a precessziót (a földtengely mozgását), az apszidiális precessziót, a forgástengely szögét, és a pályahajlást (inklináció).

A forgástengely szöge 41.000 éves ciklusban változik. Milankovitch Cycles: https://www.skepticalscience.com/print.php?n=837

A precesszió 26.000 éves ciklusban változik Milankovitch Cycles: https://www.skepticalscience.com/print.php?n=837

Az inklináció 100.000 éves ciklusban változik Milankovitch Cycles: https://www.skepticalscience.com/print.php?n=837

Az apszidiális precesszió 112.000 éves ciklusban változik
Wikimedia Commons, https://en.wikipedia.org/wiki/File:Perihelion_precession.svg

Az excentricitás 100.000 éves ciklusban változik. Milankovitch Cycles: https://www.skepticalscience.com/print.php?n=837

Az utóbbi csaknem egymillió évben az eljegesedések 100.000 éves ciklusokban követték egymást, ami tökéletesen megfelel a Milanković-ciklus elméletének (14, 15).

A Milanković-ciklus, University of Texas, http://www.zo.utexas.edu/courses/thoc/Milankovitch_Cycles.html

De akár ember okozta, akár természetes folyamat, Földünk még egy ideig melegedni fog. Tengereink szintje évi 3 millimétert emelkedik (16), mint ahogy teszi már tízezer éve, az utolsó jégkorszak vége óta, amikor is 120 méterrel volt a tenger szintje a mai szint alatt (17). A globális felmelegedés nehéz kihívások elé állítja az emberiséget, főleg a part menti városokat, de nyertesei is lesznek: Kanada, Alaszka, Skandinávia és Oroszország mezőgazdasági szempontból egyre kedvezőbb időjárással számolhatnak.

Balogh Gábor

Források:

[1] Starving-Polar-Bear Photographer Recalls What Went Wrong: https://www.nationalgeographic.com/magazine/2018/08/explore-through-the-lens-starving-polar-bear-photo/

[2] Global polar bear population larger than previous thought – almost 30,000: https://polarbearscience.com/2017/02/23/global-polar-bear-population-larger-than-previous-thought-almost-30000/

[3] Carbon rises 800 years after temperatures:
http://joannenova.com.au/2009/12/carbon-rises-800-years-after-temperatures/
http://joannenova.com.au/global-warming-2/ice-core-graph/

[4] CO2 lags temperature – what does it mean?
https://skepticalscience.com/co2-lags-temperature.htm

[5] Historical atmospheric partial pressure & Henry’s law constant:
https://earthscience.stackexchange.com/questions/2223/historical-atmospheric-partial-pressure-henrys-law-constant

[6] “Climate Change: Evidence and Causes”, The Royal Society és a US National Academy of Science:
https://royalsociety.org/~/media/Royal_Society_Content/policy/projects/climate-evidence-causes/climate-change-evidence-causes.pdf

[7] Five interglacials:
https://plantsneedco2.org/default.aspx?menuitemid=371

[8] Piers Corbyn astrophysicist and weather forecaster on climate change:
https://www.bbc.co.uk/programmes/p03b1bqw

[9] Piers Corbyn: “Man-made Climate Change is a Con”:
https://real-agenda.com/piers-corbyn-man-made-climate-change-is-a-con/

[10] Klimaváltozás, de mitől?:
https://chikansplanet.blog.hu/2012/08/31/klimavaltozas_de_mitol

[11] Climate Change: Evidence and Causes Figure Gallery:
https://nas-sites.org/americasclimatechoices/more-resources-on-climate-change/climate-change-evidence-and-causes/climate-change-evidence-and-causes-figure-gallery/

[12] Magyar Csillagászati Egyesület: A Maunder-minimum:
https://www.mcse.hu/polaris/a-honap-temaja/2013-ev-archivuma/2013-junius-a-maunder-minimum/

[13] Survey finds 97% of climate science papers agree warming is man-made:
https://www.theguardian.com/environment/climate-consensus-97-per-cent/2013/may/16/climate-change-scienceofclimatechange?guni=Article:in%20body%20link

[14] Milankovitch Cycles and Glaciation: http://www.indiana.edu/~geol105/images/gaia_chapter_4/milankovitch.htm

[15] World Climate Conference comments by U.N. chief Ban Ki-moon:
http://www.geo.cornell.edu/Research_Staff/goman/teaching/461/Web/lecture_3.pdf

[16] NOAA: Is sea level rising?
https://oceanservice.noaa.gov/facts/sealevel.html

[17] University of Exeter: The Doggerland project: http://humanities.exeter.ac.uk/archaeology/research/projects/title_89282_en.html

[18] Milankovitch Cycles:
https://www.skepticalscience.com/print.php?n=837

A Vesta kisbolygó planetológiája

A (4) Vesta kisbolygó a Ceres után a második legnagyobb a kisbolygóövben, viszont ugyanakkor a legfényesebb. 1807-ben fedezte fel Heinrich Wilhelm Olbers, nevét a római mitológia istennőjéről kapta. Mérete 578×560×458 km, tömege mintegy 2,6*10^20 kg, tehát a kisbolygóöv anyagának 9%-t alkotja.

A Vesta kisbolygó planetológiailag tulajdonképpen törpebolygó, az ide való besorolását csak azért nem kapta meg, mert a déli sarkon egy hatalmas becsapódás lerobbantotta anyagának egy részét, és emiatt alakja nem gömbölyű. Ez a döntés talán változni fog, hiszen a törpebolygók definíciójának része a gömb alak, de ez természetesen az objektum kialakulására és fejlődésére kell, hogy utaljon, nem pedig későbbi sorsára. Jelenlegi elnevezése proto-planéta.

A (4) Vesta kisbolygó alakja, kiegészítve egy gömbre. Forrás: Solar System Exploration, NASA, https://solarsystem.nasa.gov/resources/1738/full-view-of-vesta/ alapján a szerző grafikája.

Az előzőleg említett hatalmas becsapódás hozta létre a Rheasilvia nevű krátert, melynek átmérője Vesta átmérőjének mintegy 90 százaléka. Kráterünk részben egy korábbi becsapódás krátere, a Veneneia helyén jött létre. A Rheasilvia kráter központi csúcsa 22 km magasra emelkedik környezete fölé, ezzel Naprendszerünk legmagasabb csúcsa, leelőzve kissé még a marsi Olympus Mons-ot is. A robbanás számos rétegen áthatolva, egészen a köpeny olivin-övezetéig tárta fel a kisbolygó rétegeit. A becsapódás több, globális következménnyel járt – így jött létre például a Vesta egyenlítői régiójában lévő érdekes koncentrikus alakzat, a kb. 22 km széles és 465 km hosszú Divalia Fossa.

Rheasilvia kráter magassági modellje. Forrás: NASA’s Jet Propulsion Laboratory, https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA15667

Divalia Fossa (baloldalon, Vesta déli pólusa a jobb oldalon.) Forrás: Universe Today, https://www.universetoday.com/97628/vestas-deep-grooves-could-be-stretch-marks-from-impact/

A becsapódás Vesta anyagának egy részét lerobbantotta a kisbolygóról, és ez a törmelék – Vesta anyagának mintegy egy százaléka, Nap körüli pályára állva új kisbolygó-családot hozott létre, a Vesta-családot. A mintegy 15.000 kisebb aszteroidából álló család tagjai egyrészt a fényes, V-típusú Vesztoidok, melyek közül a legnagyobb 7,5 kilométer átmérőjű, valamint a J-típusú kisbolygók, melyek a mélyebb diogenites rétegekből származnak. Nagyrészüknek vagy hasonló pályája van, mint a Vestának, vagy hasonló excentricitása és inklinációja, de pályájának fél nagytengelye 2,18 csillagászati egység.

A Vesztoidoknak két populációja van, egy kétmilliárd éves család, mely a Veneneia kráter születéséhez, és egy közel milliárd éves csoport, mely a Rheasilvia kráterhez köthető. Az a törmelék, ami 3:1 Jupiter-rezonanciába került, elhagyván a Kirkwood-rést, Földünket keresztező pályára állt. Az úgynevezett HED meteoritok eme Vesta kisbolygóból kiszakadt parányi aszteroidák további ütközéseiből származnak, az őket ért kozmikus sugárzás szerint 6 millió és 73 millió év közötti időt tölthettek az űrben, mielőtt Földünkre érkeztek. Maga a HED rövidítés a howardit az eukrit és a diogenit akondritok neveinek rövidítése – három fajta kőzet, mely a Vesta kisbolygóról származik.

A Vesta kisbolygó differenciált aszteroida, tehát a kondritos törmelékből összeálló égitest bizonyos tömeget elérve, a jelenlevő alumínium 26-os izotópjának radioaktív lebomlása miatt felmelegedett, és átolvadt. Ez nagyjából négy-öt millió év után közvetkezett be. Elkülönült a kéreg, a köpeny és a fémes mag. Ezek után az olvadt köpeny anyaga kristályosodni kezdett, majd megjelent a kéreg is. Vulkáni tevékenység is elkezdődött, bazaltos lávát produkálva.

A Vesta belső szerkezete. Forrás: Phys.org, https://phys.org/news/2014-07-asteroid-vesta-reshape-theories-planet.html alapján a szerző grafikája.

A Vesta felszínét regolit borítja, az a nagyon finom por, ami a légkör nélküli bolygókra, kisbolygókra jellemző, és amelyet a folyamatos becsapódások, hőmérsékleti változások nyomán fellépő aprózódás hoz létre. E regolitréteg alatt helyezkedik el a már kőzetesedett regolit, anyaga howardit és breccsás eukrit, majd a bazaltos rétegek, melynek anyaga eukrit.  A köpenyt elérve érkezünk el az eukrit-kumulát kőzetekhez, majd ez alatt a diogenitekhez.

A howarditok

A howarditok, ezek a regolit breccsák, főként eukritos, kisebb mértékben diogenites törmelékből állnak, valamint a becsapódó idegen testből származó törmelék kondritos, szenes kondritos darabjaiból és ezek olvadt részeiből. A howarditoknak természetesen nincs földi analógiájuk.

Howardit (NWA 4934). Forrás: MeteoritesAustralia, http://www.meteorites.com.au/

Az eukritok

Bazaltos akondritok kalcium-gazdag földpátból és piroxénből állnak. A kumulátos szövetű eukritok magmakamrában keletkeztek, mélyen a Vesta kérgében. Az eukritok földi analógiája a plagioklász-pigeonit-bazalt vagy diabáz.

Földi plagioklász-diabáz. Forrás: Sandatlas, https://www.sandatlas.org/diabase/

Eukrit (NWA 3147) Forrás: MeteoritesAustralia, http://www.meteorites.com.au/

A diogenitek

Az ortopiroxén-diogenitek mélységi magmás kőzetek, tehát nagy mélységben, a kéreg alsó rétegeiben, lassan kristályosodtak ki, anyaguk főleg magnézium-gazdag ortopiroxén. Az olivin-diogenitek még mélyebbről, a köpeny közeléből származnak, anyaguk főleg olivin. Az ortopiroxén-diogenitek földi megfelelője az ortopiroxenit, az olivin-diogeniteké pedig a dunit. A híres marsi meteorit, az ALH84001, szintén ortopiroxenit.

Földi ortopiroxenit. Forrás: Western University, Canada https://instruct.uwo.ca/earth-sci/200a-001/200lab2.htm

Ortopiroxén-diogenit. (Tatahouine) Forrás: MeteoritesAustralia, http://www.meteorites.com.au/

Földi dunit, Forrás: James St. John Geology, http://www.jsjgeology.net/Dun-Mountain-dunite.htm

Olivin-diogenit (NWA 2286) Forrás: MeteoritesAustralia, http://www.meteorites.com.au/

Szerző: Balogh Gábor

 

Források:

Asteroid Vesta to reshape theories of planet formation:
https://phys.org/news/2014-07-asteroid-vesta-reshape-theories-planet.html

Binzel, R. P.; Xu, S. (1993). “Chips off of asteroid 4 Vesta: Evidence for the parent body of basaltic achondrite meteorites”.
http://science.sciencemag.org/content/260/5105/186

Bus, Schelte J.; and Binzel, Richard P.; Phase II of the Small Main-Belt Asteroid Spectroscopic Survey
https://web.archive.org/web/20060105211946/http://smass.mit.edu/Bus.Taxonomy

Drake, Michael J. (2001). “The eucrite/Vesta story”. Meteoritics and Planetary Science.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1945-5100.2001.tb01892.x

Consolmagno, Drake: Composition and evolution of the eucrite parent body: evidence from rare earth elements,
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0016703777900722

Eugster, O.; Michel, Th. (1995). “Common asteroid break-up events of eucrites, diogenites, and howardites, and cosmic-ray production rates for noble gases in achondrites”.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/001670379400327I?via%3Dihub

Jaumann, R.; et al. (2012). “Vesta’s Shape and Morphology”
http://science.sciencemag.org/content/336/6082/687

Konrad Probsthain: Size and Shape of a Celestial Body-Definition of a Planet, https://www.researchgate.net/publication/326624298_Size_and_Shape_of_a_Celestial_Body-Definition_of_a_Planet

MeteoritesAustralia, http://www.meteorites.com.au/

Meteorite Classification, http://www.meteorite.fr/en/classification/HED-group.htm

NASA’s Jet Propulsion Laboratory,
https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA15667

Russell, C. T.; et al. (2012). “Dawn at Vesta: Testing the Protoplanetary Paradigm”
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22582253

Solar System Exploration, NASA,
https://solarsystem.nasa.gov/resources/1738/full-view-of-vesta/

Takeda, H. (1997). “Mineralogical records of early planetary processes on the HED parent body with reference to Vesta”.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1945-5100.1997.tb01574.x

Universe Today,
https://www.universetoday.com/97628/vestas-deep-grooves-could-be-stretch-marks-from-impact/

Alpesi geotúra Schareck-ben

Noha a lemeztektonika kezdeti, primitív szakaszait más bolygókon is megfigyelhetjük, Földünk geológiailag egyedülálló a Naprendszerben. Gyűrődéses alakzatok, völgyek ellenére máshol nem tudott ez a folyamat eljutni a bolygónkon tapasztalt komplexitásig.

A Vénuszon, melynek tömege csak kicsit tér el a Föld tömegétől (82 százaléka), egy nagy tömegű hold és a kéreg szárazsága miatt nem alakult ki a lemeztektonika. Emiatt nem is tud a bolygóköpeny folyamatosan hőt veszíteni, hanem a kéreg ott időnként részben átolvad. A marsi Valles Marineris is, melynek hasadékai párhuzamosak az ősi hátsággal, feltehetően egy olyan kezdeti tektonikai folyamat eredménye, mely a vörös bolygón sem teljesedhetett ki.

A földi litoszféra viszont darabokra, tektonikai lemezekre töredezett, melyek az asztenoszférán úsznak. Bolygónkon minden adott volt, hogy egy globális lemeztektonika jöjjön létre.

Az Alpok is egy olyan fiatal gyűrt hegység, mely ilyen tektonikai folyamatok eredménye. Kialakulása mintegy 135 millió évvel ezelőtt vette kezdetét, de a máig is tartó, legújabb képződési folyamata 35 millió évvel ezelőtt kezdődött, mely a miocén korszakban vált a legerőteljesebbé. Mintegy 20 millió évvel ezelőtt, a nyomóerő olyan erőteljes volt, hogy a kőzetredőket a felgyűrésük után rá is fektette az alapkőzetre, majd el is tolta az eredeti helyükről. Sokszor idősebb kőzetredők kerültek fiatalabbakra, ilyen a takaróredők gyakoriak az Alpokban.

A miocén-kori Európa (Deep-Time maps, https://deeptimemaps.com/europe-series-thumbnails/)

Az Alpok geológiailag ugyanahhoz a hegységképződéshez tartozik, mint a Kaukázus és a Himalája is. Az Atlanti-óceán folyamatos szélesedése miatt vált le Afrika Pangeáról és ütközött Európának. Ez a folyamat ma is tart, hiszen évente 5 centimétert közeledik hozzánk az afrikai kontinens.

Két kontinens ütközése. Forrás: Wikipédia
https://en.wikipedia.org/wiki/File:Continental-continental_destructive_plate_boundary.svg

Karintia és Tirol határán, a Magas-Tauern hegységben, a Keleti-Alpok főgerincén található a 3123 méter magas Schareck hegy. Közvetlen szomszédja a 3798 méter magasra nyúló Grossglockner, Ausztria legmagasabb hegycsúcsa, és az az alatt fekvő, egyre olvadó Pasterze-gleccser. Geológiailag különleges jelenséget figyelhetünk itt meg, melynek a neve Magas-Tauern tektonikai ablak, ahol a tektonikai lemez egy része a felszínre került.

Az alpesi tanösvényt, geotúrát a Schareck hegyen könnyen megközelíthetjük Heiligenblut faluból, két menetrendszerű felvonóval. A látvány felejthetetlen: a magas hegyek hófödte csúcsai és a talpunk alatt heverő különleges kőzetek nem evilági élményt nyújtanak.

A lélegzetelállító Grossglockner. A szerző saját képe

A túra 2550 méter magasan indul, 6 km hosszú, amit mintegy három óra alatt lehet megtenni. Legnagyobb része könnyűnek mondható, egy-egy meredek vagy a keskeny gerincen való haladás miatti nehezebb szakasszal, de mindenképpen ajánlott a jó túrabakancs és a réteges ruházat, még nyáron is. A letölthető GPS túraútvonalban viszont ne bízzunk, mert annak visszatérő ága szakadékba vinne.

Gyakran keskeny gerincen vezet az út.

Bergrestaurant Schareck-nél kezdődő túra kezdetén rögtön egy „kőzetgyűjtemény” vár minket, mely bemutatja a geotúra alatt látható kőzeteket. A túra alatt látható táblák folyamatosan tájékoztatnak minket az éppen megfigyelhető hegycsúcsokról, valamint a kőzetekről is, amiket a túra éppen aktuális szakaszain láthatunk. A teljesség igénye nélkül, a geotúrán található kőzetek: szerpentinit, praszinit, metagránit, fillit, kvarcit, paragneisz, ortogneisz, eklogit, dunit, amfibolit.

A túrán látható kőzetek. A szerző saját képe.

Még nyáron is láthatjuk a környező gleccsereket. A szerző saját képe.

Földünk életében a melegebb és hidegebb időszakok ciklusosan váltakoztak, nagyjából 100.000 évente. Kialakulásuknak csillagászati okai vannak, ezeket legjobban a Milanković-elmélet írja le. Földtani értelemben még mindig tart a jégkorszak, hiszen a sarkokat még mindig jégtakaró fedi, a magasabb hegységekben pedig gleccsereket láthatunk. Földünk jelenlegi átlaghőmérséklete még mindig elmarad mindenkori átlaghőmérsékletétől.

A lemezek mozgásának iránya és sebessége alapján létrehozott modellek alapján nagyjából 50-70 millió év múlva, Afrika Európa felé nyomulva a Földközi-tenger eltűnik, majd ezután egy Himalájához hasonló méretű magashegység gyűrődik fel a két szárazföld között.

A Fölközi-tenger térségének jövője.
Tech Insider, http://content.jwplatform.com/previews/whiyHkoD-puACk8ZV

Szerző: Balogh Gábor

 

Források:

Bortman, Henry (2004-08-26). “Was Venus alive? “The Signs are Probably There””. Astrobiology Magazine. Retrieved 2008-01-08.

Dal Piaz, G.V.; Bistacchi, A.; Massironi, M. (2003). “Geological outline of the Alps”. Episodes. 26 (3): 175–180.

Deep-Time maps, https://deeptimemaps.com/europe-series-thumbnails/

Frankel, Charles. Volcanoes of the Solar System. Cambridge University Press (1996)

Frisch, W.; Dunkl, I.; Kuhlemann, J. (2000). “Post-collisional large-scale extension in the Eastern Alps”. Tectonophysics. 327: 239.

Muller, Richard A: Origin of the 100 kyr Glacial Cycle: eccentricity or orbital inclination?

Muller, Richard A: MacDonald, Gordon J. F. (1997). “Glacial Cycles and Astronomical Forcing”. Science. 277 (5323): 215–8.

Sciencedaily: Geology of the Alps, https://www.sciencedaily.com/terms/geology_of_the_alps.htm

Stampfli GM, Borel GD (2004). “The TRANSMED Transects in Space and Time: Constraints on the Paleotectonic Evolution of the Mediterranean Domain”. In Cavazza W, Roure F, Spakman W, Stampfli GM, Ziegler P. The TRANSMED Atlas: the Mediterranean Region from Crust to Mantle. Springer Verlag. ISBN 3-540-22181-6.

Tech Insider, http://content.jwplatform.com/previews/whiyHkoD-puACk8ZV

Wolpert, Stuart (August 9, 2012). “UCLA scientist discovers plate tectonics on Mars”. Yin, An. UCLA. Retrieved August 13, 2012

Balogh Gábor: Félelem és Rettegés

Phobosz és Deimosz, a különös Mars-holdak
/Félelem és Rettegés, Mars isten fiai/

A görög mitológiában Phobosz (Φόβος – félelem) és Deimosz (Δεῖμος – rettegés), Arész hadisten és Aphrodité fiai. Arész római megfelelője természetesen Mars isten. Ezekről a mitológiai ikertestvérekről nevezte el nagyon találóan Asaph Hall amerikai csillagász 1877-ben az általa felfedezett két holdacskát. A Mars két parányi holdja közel kering az anyabolygóhoz, valamint elég sötétek is, fény-visszaverődési képességük alacsony, tehát megfigyelésük nem könnyű. Érdekes módon, Johannes Kepler (1571-1630) már jóval korábban felvetette az ötletet, hogy a Marsnak két holdja kell, hogy legyen. Az ötlet nem tudományos alapokon született, hanem egyfajta számmisztikán, ami ráadásul hibás kiinduló adatokkal számolt. Kepler arra gondolt, hogy, ha a Földnek egy holdja van, a Jupiternek pedig – akkor még úgy tudták – négy, akkor a Marsnak minden bizonnyal kettő. 1727-ben Jonathan Swift a „Gulliver utazásai” művében szintén két holdacskáról ír – 150 évvel felfedezésük előtt.

A Phobosz a Mars felszínétől csaknem 6000 kilométerre kering, mérete 27 km × 21,6 km × 18,8 km. A Deimosz, a kisebbik hold, 10 km × 12 km × 16 km méretű, és mintegy 20060 kilométerre kering a vörös bolygó felszínétől. Mindkét hold keringése kötött, tehát mindig ugyanazt az oldalukat fordítják a Mars felé. A Phobosz sűrűsége 1,9 g/cm3, a Deimoszé 1,5 g/cm3.

Phobos és Deimos
Forrás: MarsNews

Hamarosan nyilvánvalóvá vált, hogy a két holdacska sok más tekintetben nagyon különös. Egyrészt, kis méretük folytán sosem tudnak teljes napfogyatkozást előidézni, ezzel szemben szinte minden nap gyönyörködhetünk a Phobosz holdfogyatkozásában.

Marsbéli „gyűrűs napfogyatkozás”
– avagy inkább Phobos-átvonulás.
Forrás: Jet Propulsion Laboratory

Ráadásul a Phobosz Mars körüli keringése gyorsabb, mint a Mars tengely körüli forgása, tehát bolygóját kevesebb, mint nyolc óra alatt kerüli meg. Csodálatos látvány lehet, amint naponta kétszer felkel nyugaton és kétszer lenyugszik keleten. A Deimosz távolabb kering anyabolygójától, keringési periódusa nagyobb, mint a vörös bolygó forgási ideje, ezért a Marsról nézve lassabban mozog az égen, mint a csillagok.

Az árapályerők folyamatosan lassítják a Phobosz mozgását, tehát közeledik a Marshoz, ötvenévente egy métert. Ez azt is jelenti, hogy mintegy 30-40 millió év múlva ugyanezen erők darabokra szaggatják a Phoboszt, létrehozva ezzel egy gyűrűt a Mars körül. Ennek kezdeti jeleit láthatjuk a nagyobbik Mars-holdon, ugyanis a Phobosz felszínén számtalan mély barázda található. Valószínűsíthető, hogy maga a hold szerkezete is töredezett, több darabból áll. A másik hold, a Deimosz viszont egyre távolodik a Marstól.

A Phobos párhuzamos barázdái
Forrás: NASA Visualization Explorer

A másik furcsaság a holdacskák sötét, különleges anyaga. A felszínt sötét, több méter vastag regolit, törmelékpor borítja. Mélyebben, maga a holdacskák anyaga szenes kondrit, hiszen spektrumuk, fényvisszaverő képességük és sűrűségük is az úgynevezett C-típusú kisbolygókéhoz hasonló.

A C-típusú kisbolygók az ismert kisbolygók mintegy háromnegyedét képviselik, legtöbbjüket a kisbolygóöv külső részén találjuk, körülbelül 3,5 csillagászati egységre a Naptól. Ezeknek a kisbolygóknak a színképe a szenes kondritokéval mutat hasonlóságot.

A szenes kondritokat jól ismerjük. Noha a megfigyelt hullások kis részét adják, a tudomány különleges figyelmet fordít rájuk. Noha főként szilikátokból állnak, számos fajtájuk tartalmaz jelentős mennyiségű vizet (3%-22%), szenet, sőt, szerves anyagokat is. Az illékony vegyületek és a víz jelenléte azt bizonyítja, hogy ezek a kőzetek sosem melegedtek 200°C fölé.

A Kaidun, egy CR2 típusú szenes kondrit
Forrás: Метеоритная коллекция Российской Академии Наук

A Kaidun meteorittal kapcsolatban több kutató is felvetette azt a lehetőséget, hogy talán a Phoboszról származik, mert az alapkőzet szenes kondrit, olyan alkáli kőzetdarabokat is tartalmaz, melyek differenciált égitestről származnak. Ez elvileg megfelel a Mars geológiájának.

Nos, mindez gyakorlatilag azt jelenti, hogy a vörös bolygó holdjai nem származhatnak a keletkező vagy a már kialakult Mars anyagából, hiszen az nem kondritos, hanem differenciált. Kézenfekvőnek tűnik, hogy a Mars befogta ezeket a holdacskákat, melyek eredetileg aszteroidák, azaz kisbolygók voltak. A legújabb számítógépes modellek szerint viszont ez csak úgy lehetséges, hogy az eredeti, befogandó aszteroida kettős kisbolygó volt. További ellentmondás a befogásos elmélet ellen, hogy a Phobosznak nagyon nagy a porozitása, mintegy 25-35%-át az üregek teszik ki. Mindezek talán arra utalnak, hogy a Phobosz úgy keletkezett, hogy egy C-típusú kisbolygó ütközött a vörös bolygóval, és a kilökött anyag állt össze a Mars körül.

Sok kérdőjel van tehát, ezekre talán megkapjuk a válaszokat a közeljövőben. 2020-ra tervezi a NASA a PADME (Phobos And Deimos & Mars Environment) küldetését. Egy másik fontos küldetés lehet a GULLIVER, melynek során a Deimoszról hoznának vissza mintákat, 2024-ben Oroszország is tervezi a sikertelen Fobos-Grunt misszió megismétlését.

Szerző: Balogh Gábor

 

Források:

Burns, J. A. “Contradictory Clues as to the Origin of the Martian Moons,” in Mars, H. H. Kieffer et al., eds., U. Arizona Press, Tucson, 1992

“Close Inspection for Phobos”. One idea is that Phobos and Deimos, Mars’s other moon, are captured asteroids. http://sci.esa.int/mars-express/31031-phobos/

Landis, G. A. “Origin of Martian Moons from Binary Asteroid Dissociation,” American Association for the Advancement of Science Annual Meeting; Boston, MA, 2001

Cazenave, A.; Dobrovolskis, A.; Lago, B. (1980). “Orbital history of the Martian satellites with inferences on their origin”. Icarus. 44: 730–744.

Mars’ Moons: Facts About Phobos & Deimos. https://www.space.com/20413-phobos-deimos-mars-moons.html

NASA Mars Fact Sheet. https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/marsfact.html

Ivanov, Andrei V. (4 September 2003). “The Kaidun Meteorite: Where Did It Come From?” https://web.archive.org/web/20090327135632/http://www.geokhi.ru/~meteorit/publication/ivanovlpsc03-e.pdf

Wiegert, P.; Galiazzo, M. (2017). “Meteorites from Phobos and Deimos at Earth?”. Planetary and Space Science. 142: 48–52.

Naprendszerünk kezdeti planetológiája

Szerző: Balogh Gábor

A planetológia tulajdonképpen a földtudományok és a csillagászat – melyek maguk is több tudományágból állnak – közös területe. A földtan eszközeivel kutathatjuk a Naprendszer szilárd égitesteit, azoknak kőzeteit, az égitestek bolygóalakító folyamatait. A planetológia azonban már az első égitestek kialakulása előtt színre léphet, hiszen az első szilárd részecskék, a majdani bolygók építőkövei már a Naprendszer kialakulásának kezdeteinél létrejöttek. Sokat foglalkoztatta a kutatókat Naprendszerünk néhány érdekes tulajdonsága, melyekhez hasonlót nem látunk más naprendszereknél. Napunk egyedülálló csillag, mely aránylag ritka Galaxisunkban. A legtöbb csillag kettős, hármas, vagy még több napból álló rendszerben jön létre – a mi Napunk, ez a közepes méretű csillag, pedig egyedül van. Lehetséges lehetett vajon a Naprendszerünket kialakító kisméretű ősköd magától történő összeomlása, mely elvezetett Napunk és bolygórendszere létrejöttéhez?

Az ősi, kondritos meteoritokban található ősi részecskék adják meg a magyarázatot, hogy más folyamatoknak is be kellett következniük ahhoz, hogy ez az ősköd összeomolhasson. Ezek a részecskék a kondritos meteoritok anyagának csak 0,1%-át teszik ki, méretüket tekintve a mikrométer méretű szilícium-karbidtól a nanométer méretű gyémánt-szemcsékig terjednek. Ami érdekes bennük, az, hogy a Naprendszer létrejötte előtti időből származnak.

Naprendszer létrejötte előtti részecskék. (1)

A történet pedig, amire ezek a különleges részecskék tanítanak minket, az egyenesen lenyűgöző. Annak az inaktív, kisméretű csillagközi felhőnek, melyből később kialakult Naprendszerünk, közvetlen közelében két olyan esemény is lezajlott, mely nélkül nem alakult volna ki Napunk bolygórendszere. Az első eseményt egy úgynevezett AGB vörös óriás csillag közelsége tette lehetővé. Ezek a vörös óriások már oxigént és szenet is előállítanak, majd pulzálva kilövellik ezeket, és rengeteg olyan anyaggal gazdagítják környezetüket, mely anyagok fontos szerepet játszanak majd Naprendszerünkben.

Szupernóva születése egy csillagközi köd közelében (2)

A második esemény egy jóval drámaibb szupernóva volt. E hatalmas tömegű csillag robbanása során hatalmas anyagmennyiségeket lök ki, mely anyag nehéz elemekben, fémekben volt gazdag.  A kidobott anyag egyre távolodik, miközben egyre ritkább lesz. A robbanás lökéshulláma azonban közeli ködöket préselhet össze – és pontosan ez történt Naprendszerünket majdan alkotó csillagközi köddel is.

A csillagközi köd protoplanetáris koronggá omlik össze (3)

A szilárd anyag első részecskéi lassan egyre nagyobb és nagyobb részecskékké, porszerű anyaggá álltak össze. A fiatal, kialakuló Nap kitörései gyakran forró gázt lövelltek ki, melyek felolvasztották ezeket a részecskéket, melyek a súlytalanságban természetesen gömb alakúvá olvadtak, a kihűlés után is megtartva ezt az alakot. Ezekből a gömböcskékből, a kondrumokból alakultak ki később a bolygóalkotó planetezimálok, a „kisbolygók” és „üstökösök”.

Meteoritból kipreparált kondrumok (4)

A kondrumok később kövekké, sziklákká álltak össze. Egy meteorit szelete (5)

A jelenlevő gáz nagy részéből kialakult központi csillagunk, Nap, a korongban lévő gáz, fémek és jegek fennmaradó anyagából (naprendszerünk hozzávetőleges összetétele 98% gáz, 1,5% jegek, 0,5% fémek) pedig a bolygók. Természetesen, a különféle anyagok máshogy viselkednek. A Nap közelében a jegek (vízjég, ammónia és metánjég) természetesen nem stabilok, ezek csak a Naptól messze létezhettek, a kőbolygókat alkotó fémek és szilikátok viszont eltűrték a Nap közelségét.

Ezért is létezik Naprendszerünkben egy láthatatlan, mégis fontos határvonal, az úgynevezett jéghatár. E vonalon belül az űrben a jég elpárolog, nem stabil, tehát itt főleg fémek és szilikátok (valamint az ezekből létrejövő bolygók) léteznek, a határon kívül pedig a jég stabil lehet.

Jéghatár a Jupiter közelében húzódik (NASA felvételei alapján, a szerző által készített montázs)

A bolygóképződés során sok „nyersanyag” maradt, melyek különféle okok miatt nem álltak össze bolygókká. Ezek a planetezimálok – a jéghatár miatt – nagyjából két típusra oszthatók: „kisbolygókra”, melyek fémekből és szilikátokból állnak, és „üstökösökre”, melyek főleg jegekből és szénben gazdag porból állnak. A kisbolygók a Naphoz közelebb, az üstökösök a Naptól távolabb helyezkednek el. Természetesen, nincsen éles vonal a kétféle planetezimál között: vannak jeges kisbolygók és nagyon poros, köves üstökösök.

A fémekben és szilikátokban az impakt kinetikus energia, a szilikát-víz reakciók exoterm energiája, valamint a kisebb mértékben természetesen létező radioaktív bomlás hőt szabadít fel. A kisebb planetezimálokban kevesebbet, a nagyobb bolygókban többet. A kisbolygókban fejlődő hő nem tudja azokat felolvasztani, anyaguk a mélyben csak átforrósodik, de nem olvad meg. Az üstökösökben fejlődő hő még ennél is kisebb, hiszen anyaguk nagy része jég. Ez a hő csak arra elég, hogy a jeget felolvassza, bár ez is elég izgalmas gondolatokat szül: gondoljunk csak bele, hogy a szénben és szerves anyagokban gazdag langyos „sár” milyen izgalmas kémiai reakciókat szülhet.

Regionális metamorfózis a kisbolygókban, vizes átalakulás az üstökösökben (Ida aszteroida, NASA / JPL / USGS, 9P/Tempel üstökös, NASA képei alapján a szerző által készített montázs)

Nagyságrendileg, ha egy (kisbolygónál nagyobb) törpebolygó elég nagy (mintegy 500 km), akkor ez a belsejében fejlődő hő már megolvaszthatja annak anyagát, és a különféle anyagok már súly szerint el tudnak különülni.

A törpebolygók kialakulásuk után már átolvadtak (8)

A Föld (és más törpebolygók, bolygók) esetében felépítésük már szferikus lesz, tehát a nehezebb fémek (vas, nikkel) a magba süllyednek, a köpeny tartalmazza a peridotit-szerű nehezebb szilikátokat, és a kéreg pedig a legkönnyebb szilikátokat.

A Föld felépítése (9)

Naprendszerünk bolygóinak fejlődése természetesen kissé különbözött, de alapvetően mindegyik hasonló felépítéssel rendelkezik.

 

Források:

Presolar grains from meteorites: Remnants from the early times of the solar system
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009281905000115

Potassium heated Earth’s core
https://www.nature.com/news/2003/030508/full/news030505-5.html

Chondrules and the origin of meteorites
https://nau.edu/cefns/labs/meteorite/about/chondrules-and-the-origin-of-meteorites/

Chondrules – Annual Review of Earth and Planetary Sciences
https://www.annualreviews.org/doi/pdf/10.1146/annurev.earth.25.1.61

The Supernova Triggered Formation and Enrichment of Our Solar System
https://arxiv.org/pdf/1111.0012.pdf

Evidence from stable isotopes and 10Be for solar system formation triggered by a low-mass supernova
https://www.nature.com/articles/ncomms13639

Planetesimal formation starts at the snow line
https://arxiv.org/abs/1710.00009