Моделирование ударов метеоритов в лаборатории

Американско-немецкая исследовательская группа смоделировала удары метеоритов в лаборатории и в реальном времени проследила за возникающими структурными изменениями в двух минералах группы полевых шпатов с помощью рентгеновских лучей. Результаты экспериментов, проведенных в центре DESY и в Национальной лаборатории Аргонна в США, показывают, что структурные изменения могут происходить при очень разном давлении в зависимости от скорости сжатия. Выводы, опубликованные в номере научного журнала Earth and Planetary Science Letters от 1 февраля, помогут другим ученым восстановить условия, приводящие к образованию ударных кратеров на Земле и других планетах земной группы.

Для реконструкции условий удара по геологической летописи в кратере, спустя сотни или миллионы лет после события, ученым необходимо сопоставить полевые наблюдения с результатами лабораторных экспериментов. Однако для минералов группы полевых шпатов заявленные значения давления, при котором происходит переход в аморфное состояние, сильно различаются в зависимости от использования статических или динамических методов сжатия. Эти различия указывают на большие пробелы в понимании процессов в минералах, вызванных скоростью сжатия, что имеет далеко идущие последствия для интерпретации природных импактных событий.

В эксперименте использовались алмазные наковальни для быстрого сжатия образцов альбита (NaAlSi₃O₈) и анортита (CaAl₂Si₂O₈) с непрерывной регистрацией рентгеновских дифракционных картин. Это позволило наблюдать аморфизацию минералов при разных скоростях сжатия — от 0,1 до 81 гигапаскаля в секунду (ГПа/с) и давлении до 80 ГПа. Результаты показывают, что в зависимости от скорости сжатия переход в аморфное состояние происходит при очень разном давлении. Например, при самой низкой скорости (0,1 ГПа/с) альбит полностью аморфизовался при 31,5 ГПа, а при самой высокой (81 ГПа/с) — уже при 16,5 ГПа.

«По этим причинам аморфизация в минералах плагиоклаза вряд ли может быть однозначным стандартом для определения конкретных пиковых значений давления и температуры во время удара метеорита», — отмечает ведущий исследователь проекта Ларс Эм. Для полного понимания поведения этих минералов и оценки возможности определения условий удара по структуре породообразующих минералов необходимы дальнейшие исследования.