Każdego dnia w ziemską atmosferę wpada setki ton materiału z kosmosu. Przeważnie są to malutkie okruchy, które nawet nie docierają do powierzchni planety. Od czasu do czasu zdarza się większa skała, która zdolna jest wyrządzić poważne szkody. W niedawnych badaniach astronomowie ustalili pochodzenie 90 proc. meteorytów, które uderzyły w Ziemię, łącząc je ze zderzeniami, które miały miejsce w stosunkowo niedawnej przeszłości.
Do niedawna tylko niewielką część meteorytów, które uderzyły w Ziemię, udało się naukowcom powiązać z ich ciałami macierzystymi. Niektóre z tych kosmicznych skał pochodzą z Księżyca i Marsa, ale źródłem większość są asteroidy. W nowych badaniach astronomowie ustalili, że 70 proc. wszystkich znanych meteorytów pochodzi z zaledwie trzech rodzin asteroid, które powstały w głównym pasie planetoid w wyniku trzech stosunkowo niedawnych zderzeń sprzed 5,8, 7,5 i około 40 milionów lat. Badacze ustalili też źródła innych kosmicznych skał, co łącznie pozwoliło na zidentyfikowanie pochodzenia ponad 90 proc. wszystkich znanych meteorytów, które uderzyły w naszą planetę.
Wyniki oraz opis badań ukazał się w trzech publikacjach na łamach „Nature” (DOI: 10.1038/s41586-024-08007-6, DOI: 10.1038/s41586-024-08006-7) oraz „Astronomy & Astrophysics” (DOI: 10.1051/0004-6361/202450532).
Meteoryty
Meteoryty to skały pochodzenia pozaziemskiego, które dotarły do powierzchni Ziemi. Ale gdy jeszcze są w kosmosie nazywane są meteoroidami, jeśli są małe i asteroidami czy planetoidami, gdy są duże. Jasne smugi przecinające nocne niebo, określane także mianem „spadających gwiazd”, to z kolei meteory, czyli ślady zostawione w atmosferze po przejściu meteoroidów, które kiedyś były częścią większych obiektów. Pozostałości te wpadają w ziemską atmosferę z ogromną prędkością rzędu kilkudziesięciu kilometrów na sekundę. W kontakcie z atmosferą ulegają gwałtownemu wyparowaniu zostawiając po sobie widoczny ślad.
Astronomowie wyróżniają trzy typy meteorytów – meteoryty kamienne, meteoryty żelazne i meteoryty żelazno-kamienne. Meteoryty kamienne składają się głównie z krzemianów, żelaza i magnezu i występują w dwóch rodzajach. To chondryty i achondryty. Najbardziej powszechne są chondryty. Stanowią one 85 proc. wszystkich meteorytów znalezionych na Ziemi. Większość z nich jest znana jako chondryty zwykłe.
Wśród jeszcze kilku innych typów są także chondryty węgliste, które zawierają spore ilości węgla oraz wody. Badacze uważają, że nie uległy większej transformacji od początków istnienia Układu Słonecznego i zawierają pył, który pierwotnie uformował nasz system planetarny. Najrzadziej spotykanymi z dwóch typów kamiennych meteorytów są achondryty. Ich skład przypomina bazalt. W przeciwieństwie do chondrytów, zostały poddane działaniu wysokich temperatur i uległy stopieniu.
„Meteoryty dzielą się na dwie szerokie kategorie: chondryty, które są niemal nieskazitelnymi fragmentami wczesnego Układu Słonecznego oraz achondryty, które pochodzą z zróżnicowanych ciał, tj. planet lub asteroid z warstwami jądra, płaszcza i skorupy” — wyjaśnili autorzy jednej z publikacji.
Grupa badaczy w publikacjach wyjaśniła też, że z ponad 70 tys. znanych meteorytów, dotychczas tylko około 6 proc. zostało jednoznacznie zidentyfikowanych, jako pochodzące z Księżyca, Marsa lub Westy, jednego z największych obiektów w pasie planetoid. To achondryty. Pochodzenie pozostałych 94 proc. pozostawało w sferze spekulacji.
Trzy rodziny asteroid
Za badaniami stoi międzynarodowy zespół naukowców kierowany przez badaczy z CNRS (Francuskie Narodowe Centrum Badań Naukowych), Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) i Uniwersytetu Karola w Czechach. W swoich pracach uczeni wykorzystali połączenie szczegółowych obserwacji teleskopowych i symulacji komputerowych, aby porównać asteroidy w kosmosie z meteorytami znalezionymi na Ziemi. To pozwoliło na dopasowanie rodzaju skał i ścieżek orbitalnych.
Dzięki temu zespół badaczy wykazał, że 70 proc. wszystkich znanych meteorytów pochodzi z trzech młodych rodzin asteroid – Karin, Koronis i Massalia. Powstały one w wyniku zderzeń w pasie planetoid, który znajduje się między orbitami Marsa i Jowisza, około 5,8, 7,5 i 40 milionów lat temu. Najwięcej meteorytów, które spadły na Ziemię, bo aż 37 proc., pochodziło z rodziny Massalia.
Te młode rodziny wyróżniają się spośród wszystkich obiektów pasa planetoid wyjątkowo dużą obfitością małych fragmentów pozostałych po zderzeniach. Ta obfitość zwiększa ryzyko kolizji między nimi i w połączeniu z ich wysoką mobilnością, ich ucieczki z pasa planetoid. Rodziny powstałe w wyniku starszych kolizji nie mają aż tylu mniejszych kawałków i są „zubożonymi” źródłami meteorytów. Mniejsze fragmenty, z których kiedyś się składały, ostatecznie zniknęły po dziesiątkach milionów lat kolejnych kolizji i ich dynamicznej ewolucji.
Sam pas planetoid składa się z milionów obiektów gromadzonych przez oddziaływania grawitacyjne Jowisza. Interakcje z gazowym olbrzymem mogą zaburzać orbity asteroid i powodować ich kolizje. W taki sposób powstaje kosmiczny gruz, który z czasem zaczyna żyć własnym życiem. Z modelowania wynika, że rodziny Koronis i Massalia zapewniają odpowiednie rozmiary obiektów i znajdują się w pozycji, która prowadzi do opadania materiału na Ziemię.
Obiekty zagrażające Ziemi
Podczas gdy Karin, Koronis i Massalia stanowią źródło większości meteorytów, zespół badaczy odkrył, że większe, niebezpieczne obiekty, mają swoje pochodzenie gdzie indziej. „W przypadku NEO (near-earth objects – obiekty bliskie Ziemi, przy. red.) o wielkości kilometra, nasz model wskazuje, że większość z nich pochodzi zaledwie z dwóch rodzin: Polana i Euphrosyne. Z drugiej strony strumień chondrytów węglistych o wielkości metra jest zdominowany przez tylko jedną rodzinę: Veritas” – wskazali naukowcy.
Badanie tych rodzin asteroid pomoże nam ustalić między innymi, jakie jest prawdopodobieństwo, że Ziemia zostanie przez nie uderzona. Na przykład zderzenia asteroid, które miały miejsce niedawno, mogą stanowić większe zagrożenie, powodując więcej kolizji i chaos, który może pozwolić fragmentom uciec z pasa i skierować je na kurs kolizyjny z Ziemią.
Chociaż przejście z zaledwie 6 procent meteorytów, których pochodzenie udało się prześledzić, do ponad 90 procent, jest imponującym krokiem naprzód, to około 10 procent pozostaje niezidentyfikowanych. Zespół planuje kontynuować swoją badania, skupiając się na młodych rodzinach asteroid, które powstały mniej niż 50 milionów lat temu.
Źródło: The Conversation, CNRS, Science, fot. James St. John/ Wikimedia Commons/ CC BY 2.0
