MAGAZYN BRANŻY GEMMOLOGICZNEJ I JUBILERSKIEJ

ARTYKUŁY

Artykuły » Gems & Jewelry Numer 2 » Deszcz meteorytów z nieba...

Deszcz meteorytów z nieba w okolicach Poznania

Tekst: Andrzej Muszyński, Witold Szczuciński, Wojciech Stankowski, Instytut Geologii UAM

Meteoryty umożliwiają poznawanie materii pozaziemskiej, budowy wszechświata, a także budowy wnętrza Ziemi i innych planet.

Meteoryty umożliwiają poznawanie materii pozaziemskiej, budowy wszechświata, a także budowy wnętrza Ziemi i innych planet. Dzielą się na: kamienne (najliczniejsze), metaliczne i metaliczno–kamienne (nieliczne). Oficjalna nauka uznała meteoryty za zjawisko naturalne dopiero w roku 1803, choć pierwsze opracowanie naukowe meteorytów Chladniego (ojca meteorytyki)  pojawiło się nieco wcześniej, bo w roku 1795.

W okolicach Poznania, na terenie dzisiejszego Rezerwatu Meteoryt Morasko, około 5000 – 6000 lat temu nastąpił opad „deszczu meteorytów” żelaznych. Był to największy rozpoznany dotąd w Europie deszcz  meteorytów żelaznych. Wydarzenie to jest udokumentowane przez znalezione setek fragmentów meteorytu żelaznego (o łącznej masie ok. 2000 kg) na powierzchni około 3 x 1 km. Największy meteoryt o wadze 261,2 kg został znaleziony w październiku 2012 roku. Ponadto z upadkiem meteorytu wiązana jest geneza co najmniej 7 kraterów uderzeniowych o maksymalnej średnicy około 100 m. Dotychczasowe badania koncentrowały się na właściwościach meteorytu (Muszyński i in., 2012 oraz cytowania tamże) oraz na dowodzeniu, czy istniejące zagłębienia obecnie częściowo wypełnione wodą, mogły powstać w wyniku jego upadku. Przez długi czas dominowały bowiem dwie konkurencyjne hipotezy genezy zagłębień: glacjalna i uderzeniowa (Stankowski 2008 oraz cytowania tamże). 

Pierwszy moraski meteoryt został znaleziony w 1914 roku, podczas kopania rowów strzeleckich. W okresie między pierwszą a drugą wojną światową meteoryty znajdywali okoliczni rolnicy i używali ich do różnych celów – np. jako przeciwwaga w kieracie, jako materiał do wznoszonych obiektów gospodarskich itp. W latach 50–tych XX w., dr Pokrzywnicki wprowadził moraskie meteoryty do piśmiennictwa. W latach 60–tych prowadzono w Morasku pod kierunkiem prof. Hurnika, badania realizowane w ramach międzynarodowego programu „Interkosmos”. Po około 20 latach (90–te XX w.) nastąpiła intensyfikacja badań prowadzonych przez pracowników Instytutu Geologii UAM.

Największe znane na terenie Polski nagromadzenia meteorytów żelaznych występują w trzech rejonach rozłożonych wzdłuż linii o długości około 160 km rozciągającej się od miejscowości Przełazy (niem. Seeläsgen) na zachodzie, przez Morasko aż po Jankowo Dolne. Znaleziska meteorytów w poszczególnych miejscach były odkrywane kolejno w Przełazach w 1847, w Morasku w 1914 i w Jankowie Dolnym w 2004 r. Ponadto w kilku rejonach wzdłuż wyżej wymienionej linii spotykane są pojedyncze znaleziska podobnych meteorytów. Fragmenty meteorytów znajdowanych w rejonie Moraska, Przełazów i Jankowa Dolnego są na ogół podobne zewnętrzne. Wszystkie w znacznym stopniu uległy wietrzeniu, jednak na znacznej części okazów zachowały się drobne, kilkumilimetrowe strefy zaniku linii Neumana wywołane przegrzaniem zewnętrznych części meteorytów w trakcie wędrówki przez atmosferę. Spotyka się także, stosunkowo dobrze zachowane skupienia (drobne pokrywy) przetopionej materii meteorytu na jego powierzchni, która nie zdążyła spłynąć w trakcie ablacji. Zjawiska te obserwowane na wielu fragmentach sugerują opad deszczu meteorytowego. Przekroje meteorytów z trzech podanych lokalizacji, po trawieniu są do siebie bardzo podobne i nie sposób odróżnić ich od siebie. We fragmentach meteorytów z Moraska, Przełazów i Jankowa Dolnego licznie występują nodule – zawierające głównie troilit lub grafit w różnych proporcjach oraz inne fazy mineralne.

Wiele okazów z Moraska, Przełazów oraz Jankowa Dolnego wykazuje bardzo silne  zmiany szokowe niszczące wewnętrzną strukturę meteorytu, które mogą świadczyć o ich pochodzeniu kraterowym, bądź bardzo silnym zjawiskom szokowym jeszcze w trakcie kosmicznej historii tego meteorytu. Badane okazy meteorytów wykazują różny stopień zwietrzenia. Jest on zależny od otoczenia.

Nowe dane oparte na pierwiastkach śladowych (Pilski i inni, 2013) sugerują że, wszystkie przeanalizowane okazy należą do jednego deszczu meteorytowego. Wielkość elipsy rozrzutu oraz duża ilość znalezisk meteorytów wskazują, że mogły one powstać z jednego dużego ciała meteoroidu. Skład chemiczny badanych okazów jest bardzo podobny, szczególnie jeśli chodzi o zawartość Ir i Au, co może potwierdzać iż pochodzą one z jednego dość homogenicznego ciała meteoroidu, na którym nie zaznaczył się proces frakcjonalnej krystalizacji.

Upadki meteorytów pozostawiające po sobie efekty w postaci kraterów to prawdopodobnie jeden z najbardziej powszechnych procesów geologicznych w Układzie Słonecznym. Ich znaczenie uznane zostało stosunkowo niedawno (Osiński i Pierazzo 2013). Jak dotąd większość badań dotyczyła dużych impaktów w twardym podłożu skalnym (np. Grieve 1991, Morgan et al. 1997). Jednakże, mniejsze upadki meteorytów są znacznie częstsze. Szacuje się, że meteoryty żelazne o kilkumetrowej średnicy (105–106 kg), które tworzą kratery ~ 100 m średnicy, zatem podobne do krateru Morasko, mogą uderzać w obszary lądowe Ziemi co około 500 lat (Bland i Artemieva 2006). Jednak nawet mniejsze, a tym samym częściej opadające na Ziemię obiekty kosmiczne stanowią zagrożenie dla ludzkości. Na przykład, niedawny upadek meteorytu (około 17–20 m średnicy)  w Czelabińsku 15 lutego 2013 spowodował urazy wymagające pomocy medycznej u około 1500 osób, a 7200 budynków zostało uszkodzonych w wyniku fali uderzeniowej. Obecnie rejestr struktur impaktowych, wymienionych w Earth Impact Database (2013) zawiera 184 kratery, ale tylko 10 z nich jest mniejszych niż krater Morasko. Co więcej, tylko nieliczne z nich są znane z obszarów o nieskonsolidowanym podłożu, na przykład z kratery w Kanadzie (Herd i in. 2008) i w rejonie Moraska. Mniejsze kratery łatwiej i szybciej są niwelowane lub zmieniane przez procesy erozji i akumulacji. Dlatego dokumentacja małych, dobrze zachowanych struktur uderzeniowych, takich jak w  Morasku, daje wyjątkową możliwość poszerzenia naszej wiedzy na temat małych lub średnich rozmiarów impaktów w luźnych, nieskonsolidowanych osadach, które stanowią prawdopodobne istotne zagrożenie w przyszłości.

Badania dotyczące powstawania kraterów uderzeniowych łączą wiele zagadnień dotyczących zachodzących procesów i skutków środowiskowych (patrz Melosh 1989, Osiński 2008, Pierazzo i Osiński 2013 oraz cytowania tamże). Prawdopodobnie najbardziej znanym przykładem jest powstanie krateru Chicxulub na granicy K/P (kredy/paleogenu) (np. Schultze et al. 2010), który powodowany był upadkiem asteroidy o średnicy szacowanej na 10–15 km. Uważa się, że ten wielki impakt spowodował globalne konsekwencje i masowe wymieranie. Jednak skutki środowiskowe mogą się różnić nie tylko zależnie od wielkości i siły meteorytu lecz również od procesów powiązanych z upadkiem (np. pożary, fala uderzeniowa, trzęsienia ziemi, tsunami, zmiany klimatu, zmiany składu atmosfery, erozja gleby) (Pierazzo i Melosh 2013). Według Pierazzo i Melosh (2013) impakty meteorytów tworzących kratery od 30 do 100 m średnicy (jak krater Morasko) są związane z falą uderzeniową w niższych warstwach atmosfery. Generowana fala uderzeniowa może spowodować uszkodzenia i zniszczenia podobne do tych po wybuchu bomby atomowej. Jednak niewiele wiadomo na temat konsekwencji takich zdarzeń, a jak ostatnio dowiódł przykład Czelabińska skutki relatywnie małych impaktów nie są proste do przewidzenia. Kilka wydarzeń w historii ludzkości dostarczyło pewnych wskazówek na temat szacowanego rozmiaru klęsk żywiołowych powodowanych przez relatywnie małe impakty. Na przykład nad rzeką Tunguską w 1908 roku, upadek który nie pozostawił po sobie jakiegokolwiek krateru, spowodował powalenie drzew w promieniu około 30 km. Na wyspie Sarema (Estonia) impakt około 800 – 400 roku p.n.e. utworzył krater o średnicy 100 m, zwany Kaali, a badania oddalonych o 6 km torfowisk przyniosły dowody pożarów i poważnych zmian ekologicznych po tamtym zdarzeniu (Veski i in. 2001). Największy krater Morasko jest podobnej wielkości, można się więc spodziewać porównywalnych efektów lokalnych. Obecność kilku jezior i torfowisk w różnych odległościach i kierunkach od miejsca uderzenia zapewniają wyjątkową możliwość rekonstrukcji wielkości, zasięgu i czasu trwania skutków środowiskowych.

Zdarzenia upadków meteorytów to zjawiska rzadkie i krótkotrwałe, dlatego nie mogą być obserwowane i mierzone bezpośrednio podczas ich trwania. Stąd jedynym sposobem aby uzyskać wgląd w procesy i działające w nich siły jest badanie dowodów pośrednich (np. kratery, metamorfizm szokowy) oraz wykorzystywanie modelowania numerycznego. Ważnym krokiem w rozwoju bardziej zaawansowanych modeli jest ich testowanie względem dobrze poznanych rzeczywistych zdarzeń  (np. Kenkmann i in. 2009).

W bieżącym roku rozpoczął pracę międzynarodowy zespół badaczy w ramach projektu badawczego Narodowego Centrum Nauki pt. Skutki impaktu meteorytowego w nieskonsolidowane osady – przykład deszczu meteorytów żelaznych „Morasko”, Polska. Projekt ten stanowi wyjątkową okazję do przeprowadzenia ważnych interdyscyplinarnych badań ostatnich dobrze zachowanych kraterów utworzonych w wyniku upadku małych/umiarkowanych meteorytów w nieskonsolidowanych osadach. Obecność jezior i torfowisk w pobliżu otwiera doskonałe archiwum informacji i możliwości rekonstrukcji kluczowych cech impaktu: wielkości, zasięgu, czasu trwania i trwałości skutków środowiskowych. Stosunkowo bogate dane o topografii, zasięgu rozrzutu fragmentów meteorytów, lokalnej geologii i lokalnym zasięgu osadów wyrzuconych podczas uderzenia dają wyjątkowe możliwości sprawdzenia i poprawy istniejących modeli numerycznych. Wyniki mogą być interesujące dla potrzeb zarządzania kryzysowego, ponieważ mogą ukazać spodziewane skutki podobnej wielkości impaktów, które mogą się zdarzyć w przyszłości. Ponadto Morasko – region znany z największego deszczu meteorytów żelaznych w Europie Środkowej, jest bardzo interesującym tematem dla społeczeństwa a uzyskane wyniki mogą być przyjęte z dużym zainteresowaniem i tym samym pomóc w edukacji w dziedzinie nauk o Ziemi i środowiskowych. 

Aby zbadać szeroką gamę efektów uderzenia meteorytu, konieczne jest zastosowanie różnych rozwiązań przy użyciu różnych metod badawczych: mineralogicznych, geochemicznych, sedymentologicznych, geofizycznych, mikropaleontologicznych, jak również modelowania numerycznego.

Upadek meteorytu Morasko z dobrze zachowanymi kraterami daje doskonałą możliwość zastosowania i udoskonalenia istniejących modeli.

Artykuł powstał w oparciu o nowe dane uzyskane w ramach projektu badawczego finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki nr 2013/09/B/ST10/01666.

Literatura

  • Bland, P.A., Artemieva, N.A., 2006. The rate of small impacts on Earth. Meteoritics and Planetary Science 41, 607–631.
  • Earth Impact Database (2013) http://www.passc.net/EarthImpactDatabase/index.html
  • Greive, R.A.F., 1991. Terrestrial impact: The record in the rocks. Meteoritics 26, 175–194.
  • Herd, C. D. K., Froese, D. G., Walton, E. L., Kofman, R. S., Herd, E. P K., and Duke, M. J. M., 2008. Anatomy of a young impact event in central Alberta, Canada: Prospects for the missing Holocene impact record. Geology 36, 955–958.
  • Kenkmann, T., Artmieva, N.A., Wünnemann, K., Poelchau, M.H., Elbenhausen, D., Núñez del Prado, H., 2009. The Carancas meteorite impact crater, Peru: Geologic surveying and modeling of crater formation and atmospheric passage. Meteoritics & Planetary Science 44, 985–1000.
  • Melosh, H.J. 1989. Impact Cratering: A Geologic Process. Oxford University Press, New York.
  • Morgan, J., Warner, M., the Chicxulub Working Group and 17 coauthors 1997. Size and morphology of the Chicxulub impact crater. Nature 390, 472–476.
  • Muszyński, A., Kryza, R., Karwowski, Ł., Pilski, A.S., Muszyńska, J. (eds.) 2012: Morasko. The largest iron meteorite shower in Central Europe. Bogucki Wydawnictwo Naukowe, 111 pp.
  • Osinski, G.R., 2008. Meteorite impact structures: the good and the bad. Geology Today 24, 13–19.
  • Osinski, G.R., Pierazzo, E. (eds), 2013: Impact cratering: processes and products. Wiley–Blackwell, 316 pp.
  • Pierazzo, E., Melosh, H.J., 2013. Environmental effects of impact events. In: Osinski, G.R., Pierazzo, E. (eds): Impact cratering: processes and products. Wiley–Blackwell, 146– 156.
  • Schultze, P., Alegret, L., Arenillas, I. and 38 co–authors, 2010. The Chicxulub Asteroid Impact and Mass Extinction at the Cretaceous–Paleogene Boundary. Science 327, 1214–1218.
  • Stankowski, W., 2008. Meteoryt Morasko osobliwość obszaru Poznania/Morasko Meteorite, a curiosity of Poznań region. Wydawnictwo Naukowe UAM. 1–90. Wydanie drugie, uzupełnione.
  • Wünnemann K., Collins G. S., Melosh H. J. 2006. A strain–based porosity model for use in hydrocode simulations of impacts and implications for transient crater growth in porous targets. Icarus 180, 514–527.

MAGAZYN