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
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