Cikkek

Magunkról

Publikációink

Kurzusok

KIADVÁNYAINK

DVD | Videó | Hang

Oktatási segédanyagok

Térképek

Magyar kutatás
HungaroMars2008


Hunveyor, Husar
Gyakorló űrszondák


BESZÁMOLÓK
MTA-JSPS beszámoló

ADATBÁZISOK
Io hegyei adatbázis

Marsi klímadiagramok adatbázis

Tanárképzés | Szótárak

Extrák
Nyomtatható verzió

Az űrkutatás és az űrtechnológiák oktatása hazánkban (2000)

METEORITEK, KIS ÉGITESTEK FEJLŐDÉSTÖRTÉNETE
Bérczi Szaniszló, egyetemi docens, ELTE TTK Ált. Fizika Tanszék
Kozmikus Anyagokat Vizsgáló Űrkutató Csoport



 Az Eötvös Egyetemen, a Kozmikus Anyagokat Vizsgáló Űrkutató Csoportban, 1997 óta öt fontos kozmikus-anyag készletet tanulmányoztunk. A már bemutatott NASA holdkőzetek mellett a Japán Nemzeti Sarkkutató Intézet (NIPR) antarktiszi meteoritjain és a NASA antarktiszi meteoritjain is.  Ezeket kiegészítette a magyarországi meteoritek vékonycsiszolatainak egy csoportja, valamint válogatott földi, magmás eredetű vagy kozmikus keletkezésű kőzetminták. Ez az öt vékonycsiszolat készlet jól képviseli a Naprendszer kisebb és nagyobb égitestjeit. A Föld kérgéből és köpenyéből származó minták szülőbolygónkat, a Holdkőzetek a Holdat, a néhány marsi minta a Marsot, s a számos meteorit minta több kisbolygó méretű égitestet hoz vizsgálat-közelbe. A különböző mintakészletek segítségével égitest-evolúciós vizsgálatokat végezhettünk. Ezek az égitest hő-történeti, valamint kőzettani összehasonlító vizsgálatok a Naprendszer anyagfejlődés-történetének a bemutatásához nélkülözhetetlenek. Ezeken kívül további adatforrásokból is dolgoztunk (Lukács Béla, Holba Ágnes), melyek közül a legjelentősebb a Japán Sarkkutató Intézet (NIPR) meteorit oxidos összetétel adatbázisa, mely 550 meteoritra terjed ki.
 Az a speciálkollégium, amely összefoglalja a holdkőzetek és a meteoritek vizsgálatát 1997-ben indult meg a Kőzettan-geokémia Tanszéken, a szerző programjával, s ez a következő:

HOLDKŐZETEK, METEORITEK

1. A meteoritek fogalma, típusaik, jellemző ásványaik.
 Meteoritek Magyarországról és az Antarktiszról. Történelmi meteorithullások.
2. Kondritok és akondritok.
 A kőmeteoritek ásványai, a Rose-Prior-Urey/Craig-Wiik-Mason osztályozás, és ennek megfigyelhető
 jellemzői a NIPR gyűjtemény vékonycsiszolatain. Meteoritásványok kohászati ismeretek fényében.
3. A kondritok kétparaméteres rendszere.
 A Van Schmus-Wood táblázat petrológiai osztályai. A kondrumok szétfoszlása diffúzióval:
 megfigyelések a NIPR antarktiszi meteoritgyűjteményének vékonycsiszolatain.
4. A kondritok forráségitestjeinek termikus fejlődéstörténete.
 a) kezdeti esetleges vizes átalakulások, b) fölmelegedés és illóvesztés, c) széndiffúzió és vasredukció,
 d) szilikátdiffúzió, e) vasmegolvadás, f) szilikátok parciális kiolvadása: bazaltok.
5. Akondritok, kő-vas meteoritok.
 A kis égitestről származó bazaltoknak az égitest nagyságára utaló szöveti jellemzői. Forráségitestek
 azonosítási lehetősége kisbolygószínképek és meteoritszínképek összehasonlítása alapján.
6. A földi és a holdi bazaltok összehasonlítása.
 A holdkőzetek kémiai és ásványos összetétele. Mikroszkópi szövetszerekzetek tanulmányozása.
 Összevetésük a földi kőzetekével. A holdkőzetek kialakulásának modellezése fázisdiagramokkal.
7. Holdkőzetek és holdfelszíni kőzettestek összekapcsolása.
 A holdi vulkánosság története. A Hold geokémiája és fejlődéstörténete.
 Az Apolló expedíciók mérései, a holdi geofizika eredményei.
8. A marsi meteoritek tulajdonságai. Planetáris fejlődéstörténetek összehasonlítása.
 A marsi meteoritek eltérése az akondritoktól és a holdi meteoritektől. Négy égitest fejlődéstörténetének
 összehasonlítása: Kisbolygó, Hold, Mars, Föld. Övesség és barometrikus magasságformula a planetáris
 testek felszínéről származó kőzetsorozatok kémiai összetételén.
9. A Japán Antarktiszi Meteoritgyűjtemény.
 A japán meteoritgyűjtemény anyagának fölhasználása különféle jelenségek meteorit-sorozatokon
 történő bemutatására. Néhány példa: breccsásodás jellege, shock-hatások (pl. maskelynitesedés) a nagy
 tömegű égitestről érkező mintákon, diffúzió hatása, megjelenése pl. ureilitekben.
10. A Naprendszerben kialakult ásványi anyag-övezetek.
 A Naprendszer ásványtani térképe. Kozmogeokémia. Az öves kisbolygórendszer. A Naprendszer
 keletkezésének kémiai modelljei ( Lewis-Barshay, ill. Larimer-Grossman modell ásványsorozatai).
11. A program összefoglalása.
 Kozmopetrográfiai tanulmányok a NIPR Antarktiszi Meteoritgyűjteményén: a) a szülő égitestet ért
 hőhatások, b) és egyéb átalakító (pl. shock-metamorf) hatások a szöveteken. Átalakulás-anyagtérképek.
12. Távlatok: Naprendszer-kőzettan. (A bolygórendszer ásvány-övei más csillagok körül.)
 Űrkutatási módszerek a meteoritkutatásban. Övesség a Naprendszerben, övesség a planetáris testek anyagában.
 A kis-égitestek hőtörténetének általános jellemzői. Összehasonlító ásvány-kőzettan-kozmogeokémia.
 Tudományágunk szemléletformáló szerepe és visszahatása a földtudományokra.

Ezt az oktatási témát a kondritos meteoritek átalakulásainak bemutatásával illusztráljuk.

 A kondritok tizedmilliméterestől a centiméteres méretig terjedő nagyságú kicsiny gömböket, görögül kondrumokat (magokat) tartalmazó meteoritek, s ezekről kapták nevüket. A kondritok a hullott meteoritek körében 85 százalékot tesznek ki. Közöttük az igen ősinek tartott szenes kondritok csak néhány százaléknyi csoportot alkotnak, mert könnyen málló, elmorzsolódó anyagúak, s hulláskor többségük széttöredezik apró darabokra. (Ilyen a Magyarországon hullott híres kabai meteorit is, amely azonban szép alakú. A légkörön való áthaladás nyomait is magán viseli, mert felülete olvadéksugarakkal lesimított, sugarasan-kúposan mintázott.)
 A meteoriteket ma három nagy anyagtípusba sorolva csoportosítják: kő-, kő-vas- és vasmeteoritekként. Ezek közül a kőmeteoritek két részre bonthatók, kondritokra és akondritokra. Az akondritokban már nincsenek kondrumok. Hogy hogyan lesznek kondritokból akondritok, izgalmas anyagfejlődés-történeti kérdés és a meteoritika tudományának egyik fő területe ez. Mielőtt ennek rövid bemutatásába kezdenénk, megemlítjük, hogy a meteoritek kicsiny égitesteknek, néhányszor 10 km-től néhány száz kilométerig terjedő átmérőjű kisbolygóknak a töredékei. Mint töredékek, magukban hordozzák a szülő égitest fejlődéstörténetét. Amikor tehát a meteoriteket tanulmányozzuk, kicsiny égitestek anyagátalakulásait követjük nyomon.
 Gyakoriságuk és ősiségük (4.5 milliárd évesek) alapján a kondritos meteoriteket tekintik a Naprendszer ősi kőzetanyagának. A kőmeteoritek ásványai leginkább a magmás kőzetek ásványaival rokoníthatók, s a kondritokéi pedig a földi köpenyt alkotó ásványokkal: olivinnel és piroxénekkel. E két fő ásványi összetevő alapján készült a századelőn a Rose-Prior-, majd kémiai összetételi mérésekkel kiegészítve ezeket a Urey-Craig-, s a Wiik-Mason osztályozás. A 60-as évek elején öt nagy kondrit csoportot különítettek el: az ensztatit kondritokat, az olivin-bronzit, olivin-hipersztén és az olivin-pigeonit kondritokat valamint a szenes kondritokat. (Az ensztatit, a bronzit és a hipersztén piroxénváltozatok, melyek különböző arányban tartalmaznak Mg és Fe komponenst, a pigeonit pedig több Ca-ot is tartalmaz.) Ugyanakkor a kondritok fémes összetevőt, Fe-Ni ötvözetet is tartalmaznak.
 Az 1960-as években megindult Holdkutatás föllendítette a meteoritikát is. 1967-re összegződött a kondritos fejlődés vizsgálatának eredménye is. Van Schmus és Wood cikkében a kondritokat átalakulási sorozatba rendezte el. A kicsi égitest lassú fölmelegedésének hatására az égitest anyaga fokozatosan átrendeződik és ez az átrendeződés figyelhető meg a kondritok szövetén. A lassú átmelegedés szilárd fázisú diffúziót eredményez, ennek számos hatása van a szövetre: fokozatosan elhalványodnak a kondrumok, kémiai kiegyenlítődések történnek az ásványok összetételében, redox folyamatok változtatják a fémvas/oxidált vas arányt, a szövet fokozatosan átkristályosodik. Mindezek a lépések jól tanulmányozhatók a NIPR antarktiszi meteoritgyűjtemény vékonycsiszolat készletén.
 A korábban kialakított öt kondrit csoportban mindben megfigyelhetők ezek az átalakulások. Ezért az ensztatit (E), bronzit (H), hipersztén (L), amfoterit (LL) és szenes (C) kondrit csoportok osztályára "merőlegesen" egy másik rendező elv is kialakult a kondritos meteoritek áttekintésére, fejlődésük történetének kiolvasására. Ez a kondritok kétparaméteres rendszere, a van Schmus-Wood táblázat, melynek petrológiai osztályai (ma petrológiai típusai) hőtörténeti fejlődési fokozatot jelentenek.
 A melegedés hatására történő átalakulást metamorfózisnak nevezik a kőzettanban. Leglátványosabb hatása kétségtelenül a kondrumok szétfoszlása diffúzióval, azonban a további fölmelegedés már parciális olvadási folyamatokat is elindít. A van Schmus-Wood sorozatot az 1-től 6-ig terjedő számsorral adták meg, ahol az 1-es a legnagyobb illóanyag tartalmú kondrit és a 6-os a legátalakultabb. Az idők során egyre több olyan - viszonylag ritka - meteoritot is találtak és tanulmányoztak, amely ugyan még kondritos összetételű, de már teljesen elveszítette kondrumos szövetét. Ezeket primitív akondritoknak nevezték el. Ma már ezeket tekinthetjük a kondrumos meteoritekkel indult fejlődés egy későbbi állomásának. Például ilyen meteoritek az acapulcoitok, lodranitok, melyekben kis mértékben a vas megolvadását, és bazaltos komponens parciális megolvadását találták. Egy következő, még mindig sok kondritos vonást őrző akondrit típus az ureiliteké. Ezek olivint és főleg pigeonitos piroxént tartalmaznak, elveszítették bazaltos összetevőiket (valószínűleg parciális megolvadás során ezek kivonódtak belőlük, eltávoztak a szülő égitest felszíne felé), megőriztek viszont jelentős széntartalmat. Ezek alkothatják a kis égitestek köpenyanyagát.
 A viszonylag gyakori vasmeteoritek utaltak már arra korábban is, hogy a vas megolvadt és kifolyt az eredetileg kondritos kőzetből jó néhány kis égitesten. Ugyancsak külön meteorit típusként számon tartottak bazaltos akondritokat is, melyek a bazaltot alkotó ásványokból (piroxén és földpát) állnak, s e két típus szépen beleillik abba a folyamatsorba, amit a kondritos égitest fejlődéstörténetének középső szakaszából le is lehet vezetni. A primitív akondritos összetételű égitestben a vas lefelé folyik ki és létrehozza a kis égitest magját, a kisebb sűrűségű bazaltos parciális olvadék pedig az égitest felszíne felé távozik, létrehozva annak a kérgét. Jelenleg egy nagyobb kisbolygót ismerünk bazaltos színképű felszínnel és ez a Vesta kisbolygó. Van azonban számos kicsiny, kilométeres - 10 kilométeres méretű töredék égitest ilyen a kisbolygó övben. Ezek az átalakulási termékek is tanulmányozhatók a NIPR antarktiszi meteoritgyűjteményének vékonycsiszolatain.
 Összegezve a kondritok forráségitestjeinek termikus fejlődéstörténetét a következő szakaszokat figyelhetjük meg a NIPR 30 vékonycsiszolatból álló mintagyűjteményének tanulmányozásával. 1) kezdeti kondritos állapotok, 2) fölmelegedés hatására a kondrumok körvonalának elhalványodása, szövetszerkezet átalakulása, 3) széndiffúzió (ureilitben) és vasredukció (szemcseeloszlás változásban), 4) szilikátok szövetének átalakulása diffúzióval, 5) primitív akondrit, 6) vasmegolvadási termékek (pallazit), 7) bazaltos akondritok, (diogenit, howardit, eukrit). Az antarktiszi gyűjtemények holdi és marsi mintákat is tartalmaztak, tehát mód nyílt égitest felszínek közötti összehasonlításra is.
 

2001.04.
(c) Bérczi Szaniszló