A földi és a világűrben keringő távcsövek által az elmúlt pár évtizedben gyűjtött adatok alapján több ezernyi bolygórendszert fedeztünk fel galaxisunkban, sőt sikerült éppen születőben lévő csillagokról és a körülöttük létrejött porkorongokról is felvételt készítenünk. Saját Naprendszerünk történetének megismeréséhez viszont kiváló támaszt nyújtanak a különféle meteoritminták, amelyek egyfajta kozmikus történelemkönyvként, anyagukban megőrizték az elmúlt néhány milliárd évben történteket. Vizsgálatukkal visszarepülhetünk az időben abba a korba, amikor még nem létezett sem a Nap, sem a Föld, sem bolygószomszédaink.
A „Bolygósztori – a Naprendszer története meteorit mintákba rejtve” című kiállítás a legszebb meteorit típusokat bemutatva kalauzol el minket Naprendszerünk őstörténetébe. A kiállítás a Naprendszer keletkezésének szó szerint is kézzel fogható oldaláról, a meteoritok felől megközelítve járja végig bolygórendszerünk keletkezésének kalandos történetét. Megcsodálhatjuk a legősibb, még a Földünk kialakulása előtt keletkezett meteoritokat, a bolygócsírák szétrobbanásával felszínre került bolygómag anyagokat, vagy a már kialakult és jól ismert égitest-szomszédaink, a Hold, a Mars, vagy a Vesta kőzeteit. A kiállításon interaktív meteorit vizsgáló mikroszkópokkal is megnézhetjük a meteoritok kristálymintázatát. Polarizációs mikroszkópban a szivárvány legszebb színeire bomlanak az ékszerdobozszerű meteoritkristályok. Sőt, kézbe is vehetünk néhány pompás darabot ezek közül a különleges űrbéli vándorok közül. A kiállításon Szklenár Tamás, a Magyar Meteoritikai Társaság alelnöke, az Oktatási és ismeretterjesztési Tagozatának tagozatvezetője, a kiállítás tulajdonosa tart szakvezetést.
Most pedig ugorjunk fejest a Naprendszerünk történetébe, hogy megtudhassuk, micsoda kozmikus katasztrófáknak lehettek tanúi ezek az űrbéli kövek!
A Naprendszer keletkezésének kalandos története
A következőkben Napunk, és a körülötte keringő bolygók keletkezésének izgalmas történetét tekintjük végig, jelenlegi ismereteink szerint. A Nap egy nagy tömegű, nagy sűrűségű, hideg molekulafelhő kisebb részéből keletkezett, amelynek eredeti tömege akár 100 naptömeg is lehetett. Az ilyen felhők valamilyen külső hatás miatt (pl. szupernóva-robbanás lökéshulláma) képesek összenyomódni, akár több kisebb darabra szakadni, amelynek nyomán új csillagok keletkeznek. Sok ilyen területet ismerünk, talán a leghíresebbek az Orion-köd belsejében megbúvó születő csillagok, és a körülöttük lévő változatos formájú protoplanetáris korongok.
Az Orion-köd (M42, NGC 1976) két fényes csillagközi gázfelhő az Orion csillagképben
A molekulafelhő zsugorodásakor a felhő saját gravitációs tere felülkerekedik a gáznyomáson, több kisebb darabra szakad, amelyekből akár több csillag is keletkezhet. A Nap egy körülbelül 20 naptömegű felhőből keletkezett, amelynek összehúzódása során az egyre növekvő sűrűségű anyag a folyamatos részecskeütközések miatt fokozatosan felmelegedett, kialakítva a központi, igen sűrű régiót, az úgynevezett protocsillagot. Erre az ősi előcsillagra folyamatosan hullt az őt körülvevő anyag, így növelve annak tömegét és hőmérsékletét. Az eredeti felhő anyagának kevesebb mint 10 százaléka épült bele a későbbi csillagba, a maradék a felgyulladó csillag rendkívül erős sugárzása miatt eltávozott. A felhő azon része, amely jelentős lendülettel bírt, végül a születőben lévő csillag körül maradt keringési pályán egy sűrű, úgynevezett protoplanetáris korongot létrehozva.
.jpeg)
Protoplanetáris korong
Számunkra ez a protoplanetáris korong lesz igen érdekes, mivel ebből alakultak ki később a Naprendszer bolygói és más kisebb égitestjei is. A korongon belül, valószínűleg egy-egy heves olvadást követő gyors lehűlést követően apró kőzetolvadék cseppek keletkeztek, az úgynevezett kondrumok. Ezek az általában szilikátos anyagú, gömb formájú cseppek a Naprendszer legősibb építőkövei, amelyek kiválóan megfigyelhetőek a meteoritmintákban. A kondrumok és a nagyon finom szemcséjű bolygóközi por összetapadásával keletkeztek a Naprendszer első kicsiny égitestjei. Ezek további összetapadással és ütközéssel egyre nagyobb testeket hoztak létre. Kezdetben csak azok a testek álltak össze, amelyek igen közel helyezkedtek el egymáshoz, azonban később a 100-1000 km átmérőjű bolygócsírák tömegvonzása már olyan erős volt, hogy pályájuk mentén magukhoz gyűjtötték az anyagot, így egyre nagyobb méretűre nőttek.
A nagyobb égitesteket alkotó anyag is lassan átalakult, egyre jobban felmelegedett, egyrészt a becsapódások során felszabadult hő, másrészt egyes radioaktív elemek fűtése miatt. Az igazán nagy égitestek belsejében a 26Al, illetve a 60Fe izotópok radioaktív bomlása elég hőt termelt ahhoz, hogy az égitest belseje megolvadjon. Ekkor beindulhatott az anyag sűrűség szerinti különválása, más szóval differenciálódása. A nagyobb sűrűségű elemek és ásványok a test belső része felé csoportosultak, míg a kisebb sűrűségűek a felszín közelében maradtak. Így alakult ki a bolygócsírák fémben gazdag magja, szilikátos kőzetekből álló köpenye és kérge. A bolygócsírák későbbi ütközésével és a nagy bolygótestek pályájának stabilizálódásával alakul ki később Naprendszerünk ma ismert állapota.
Bolygókeletkezés fantáziaképe
Mit mesélnek a meteoritok ezekről a folyamatokról?
A Naprendszer legősibb állapotát a kondrit meteoritok mutatják meg nekünk. Ezek a kőzetek lényegében kondrumokból és a nagyon finom szemcséjű bolygóközi porból állnak össze, illetve megfigyelhetőek bennük vas-nikkel szemcsék is. A legnépesebb meteoritcsoport a kondritoké, az összes eddig talált meteorit 86 százaléka ide tartozik. Közülük is az igen primitív anyagú szenes kondritok és a nagyon alacsony petrológiai osztályba sorolt közönséges kondritok mutatják meg legérintetlenebb módon az ősi Naprendszer állapotát. Rendkívül ősi kőzetek, a vizsgálatok szerint anyaguk kora 4,5673 milliárd év. Ezt az értéket tekintjük a Naprendszer születése kezdetének, így érdemes megemlíteni, hogy amikor ezek a kődarabok a protonap körül keringtek, még egyéltalán nem léteztek bolygók. Bizony! Ha olyan szerencsések vagyunk, hogy az említett típusba tartozó meteoritot foghatunk a kezünkbe, akkor idősebb kőzetet szemlélhetünk, mint maga a Föld bolygó.
A kondritok anyagának bolygócsírákban való felmelegedésével az őket alkotó kondrumok körvonala egyre inkább felismerhetetlenné vált. A legmagasabb petrológiai osztályba tartozó kondritok már szinte teljesen átolvadtak, nem is láthatóak bennük kondrumok, így a szó szoros értelmében nem tekinthetőek kondritnak. A tényleges olvadás – amely teljesen elmosta a korábbi kondrumok körvonalát – először a primitív akondritoknál jelentkezik. A csoport elnevezése arra utal, hogy alapvetően kondritos az összetételük, de a kőzetszövet már más jelleget mutat, egyfajta átmenetet képeznek a kondritok és akondritok között. Anyaguk ritka esetben tartalmazhat maradvány – "reliktum" – kondrumokat, olvadékmaradványokat, lehetnek részlegesen olvadtak vagy átkristályosodottak.
Kiválóan láthatóak a különböző méretű kondrumok az NWA 14150 L4 meteorit szeletén.
A differenciálódás során kialakult a bolygócsírák magja, köpenye és kérge. Az ilyen égitestekből származó meteoritokat nevezzük akondritoknak. A mag teljesen átolvadt állapotú vas-nikkel, ami s magot körbevevő köpeny jó hőszigetelő képessége miatt rendkívül lassan hűlt le. A lehűlés mértéke mindössze 0,1-1 Celsius-fok 1 millió évente. Ha a lassan kihűlt bolygócsíra később egy hatalmas ütközést szenvedett, széteshetett, így a magjának anyaga is kikerülhetett az űrbe. Az ilyen szétesett bolygócsírák magjának maradványai alkotják a vasmeteoritokat. A vasmeteoritok szeletein, a savmaratásos (úgynevezett étetéses kezelések) nyomán láthatóvá válik az egykori bolygócsíra lehűlő magjában keletkezett vas-nikkel kristályszerkezet. A háromszöges vagy négyzetes kristályok gyönyörű mintázatát Widmanstätten-mintázatnak nevezünk.
Az NWA 15217 egy 5 kilogramm tömegű kondrit, amely felszínén még jól kivehetőek a légköri zuhanás nyomai.
Az egykor megolvadt bolygócsíra magjának és köpenyének határán kialakul egy átmeneti zóna, amely körülbelül 50-50 százalék arányban tartalmaz vas-nikkelt, illetve szilikátokat. Az ilyen zónákból származó kőzetek az úgynevezett kő-vas meteoritok igen ritka csoportját alkotják. A pallazitok közé tartozó kő-vas meteoritok szeletei talán a legszebbek az összes meteorit típus közül: A fémesen csillogó vas-nikkel mátrixba akár fél centiméteres, borostyánsárga, vagy zöldes olivinkristályok ülnek, amik színes ablakokként törik át a körbevevő fémszeletet.
Nagy ütközések során ezek a néhai planetezimálok, illetve a jelenleg is létező aszteroidák, bolygók, illetve holdak kérgéből kiszakadt testek érdekes és lenyűgöző képet festenek a Naprendszer különféle égitestjeinek összetételéről és fejlődéstörténetéről.
Az NWA 11273 meteorit a Holdról származik, anyaga betekintést enged égi kísérőnk kérgének összetételébe.
Az egykori bolygócsírák, illetve a mai bolygók és holdak (pl. Hold, Mars) kérgéből származó meteoritminták nagyon fontos adatokkal szolgálnak az adott bolygón uralkodó egykori körülményekről. A Mars esetében például szenzációs felfedezés volt az NWA 7034 nevű „Black Beauty” meteorit, mivel a meteorit anyaga tízszer annyi ásványokban kötött vizet tartalmaz, mint más, Földön talált marsi meteoritok.
Veszélyesek is lehetnek:
A meteoritok vizsgálata viszont nemcsak arra ad választ, hogy milyen lehetett egykor a Naprendszer, hanem arra is, hogy a különféle anyagszerkezetű aszteroidák milyen károkat képesek okozni egy Földdel való esetleges ütközés esetén. A néhány éve, 2013. február 15-én bekövetkezett Cseljabinszk-esemény során egy 20 méter átmérőjű aszteroida lépett be bolygónk légkörébe, majd az egyre erősebb fékező hatás miatt 29 kilométer magasságban felrobbant. Hatalmas lökéshulláma ablakok ezreit törte be Cseljabinszk városában. Az aszteroida légköri útja, és az általa keltett lökéshullám megmutatta egyrészt azt is, hogy milyen jól működnek az ilyen eseményekre vonatkozó szimulációink, de még fontosabbá tette a kicsiny, de becsapódás esetén hatalmas katasztrófát okozni képes aszteroidák keresést is.
A Bolygósztori kiállítás éppen emiatt készült el. A kiállított darabokat és a hozzájuk tartozó információkat böngészve megismerkedhetnek látogatóink a Naprendszer keletkezésének történetével, bepillantást nyerhetnek a bolygócsírák szerkezetének alakulásával, a jelenlegi bolygók, aszteroidák helyzetével és az előttünk álló kutatási feladatokkal is. Várunk mindenkit szeretettel!
Szerző: Szklenár Tamás, a Magyar Meteoritikai Társaság alelnöke, az Oktatási és ismeretterjesztési Tagozatának tagozatvezetője
A Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont munkatársa