КОСМИЧЕСКАЯ МАТЕРИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ

К сожалению,однозначных критериев дифференциации косми- ческого вещества от близких к нему по форме образований земного происхождения до сих пор не выработано. Поэтому большинство исследователей предпочитает вести поиски косми- ческих частиц в районах, удаленных от промышленных центров. По этой же причине основным объектом исследования являются шариковидные частицы, абольшая часть материала,имеющего неправильную форму,как правило,выпадает из поля зрения. Во многих случаях анализируется только магнитная фракция сферических частиц, по которой сейчас и имеются наиболее разносторонние сведения.

Наиболее благоприятными объектами для поисков космичес- кой пыли являются глубоководные осадки /ввиду малой скорости осадконакопления/,а также полярные льдинки, прекрасно сохраняющие все вещество,оседающее из атмосферы.Оба объекта практически свободны от индустриального загрязнения и перспективны в целях стратификации, изучения распределе- ния космического вещества во времени и пространстве. По условиям осадконакопления к ним близки и накопления соли, последние удобны еще и тем, что позволяют легко выделять искомый материал.

Весьма перспективными могут оказаться поиски распыленно- го космического вещества в торфяных отложениях.Известно, что ежегодный прирост верховых торфяников составляет приблизительно 3-4 мм в год,а единственным источником минерального питания для растительности верховых болот яв- ляется вещество,выпадающее из атмосферы.

Космическая пыль из глубоковод- ных отло жений

Своеобразные красноцветные глины и илы, сложенные остат- ками кремнистых радиолярий и диатомей, покрывают 82 млн км 2 океанического дна, что составляет шестую часть поверхности нашей планеты. Их состав по С.С.Кузнецовувыглядит следую- щим образом:55% SiO 2 ;16% Al 2 O 3 ;9% F eO и 0,04% N i и Со, На глубине 30-40 см в ней обнаружены зубы рыб, жив- ших в третичную эпоху.Это дает основание заключить, что скорость осадконакопления составляет примерно 4 см за один миллион лет. С точки зрения земного происхождения состав глин трудно поддается интерпретации.Высокоесодержание в них никеля и кобальта является предметом многочисленных исследований и считается связанным с внесением космического материала / 2,154,160,163,164,179/. Действительно, кларк никеля равен 0,008% для верхних горизонтов земной коры и 10% для морской воды /166/.

Внеземное вещество в глубоководных отложениях обнаружено впервые Мерреем во время экспедиции на "Челленджере" /1873-1876 гг/ /так называемые"космические шарики Меррея"/. Несколько позднее их исследованием занялся Ренар, резуль- татом чего явился совместный труд по описанию найденного материала /141/.Обнаруженные космические шарики принадле- жали к двум типам: металлическому и силикатному. Оба типа обладали магнитными свойствами, что позволило применить для выделения их из осадка магнит.

Сферуллы имели правильную круглую форму со средним диаметром в 0,2 мм. В центре шарика было обнаружено ковкое железное ядро,покрытое сверху пленкой окиси.В составе шариков найдены никель и кобальт, что позволило высказать предположение об их космическом происхождении.

Силикатные сферуллы,как правило, не имели строгой сфе- рической форма / их можно назвать сфероидами/. Размер их несколько больше, чем металлических, диаметр достигает 1 мм . Поверхность имеет чешуйчатое строение. Минералогичес кий состав весьма однообразен:в них встречаются железо- магниевые силикаты-оливины и пироксены.

Обширный материал по космической составляющей глубоковод-ных отложений собран шведской экспедицией на судне "Альбатрос" в 1947-1948 гг. Участники ее применяли отбор колонок грунта до глубины 15 метров,изучению полученного материала посвящен ряд работ / 92,130,160,163,164,168/. Пробы оказались очень богатыми:Петтерсон указывает, что на 1кг осадка приходится от нескольких сот до нескольких тысяч сферул.

Все авторы отмечают весьма неравномерное распределение шариков как по разрезу океанического дна,так и по его площади. Например,Хантер и Паркин /121/,исследовав два глубоководных образца из разных мест Атлантического океана, нашли, что один их них содержит почти в 20 разбольше сферул, чем другой.Они объяснили это различие неодинаковыми скоростями осадконакопления в разных частях океана.

В 1950-1952 гг.датская глубоководная экспедиция приме- нила для сбора космического вещества в донных отложениях океана магнитные грабли - дубовую доску с укрепленными на ней 63 сильными магнитами. С помощью этого приспособления было прочесано около 45000 м 2 поверхности океанического дна. Среди магнитных частиц, имеющих вероятное космическое происхождение, выделены две группы: черные шарики с метал- лическими ядрами или без них и коричневые шарики с кристал- лической структурой; первые по размеру редко превышают 0,2 мм ,они блестящи, с гладкой или шероховатой поверх- ностью. В их числе встречаются сплавленные экземпляры неодинаковых размеров. В шариках обнаружены никель и кобальт,в минералогическом составе обычны магнетит и шрей-берзит.

Шарики второй группы обладают кристаллической структурой и имеют коричневый цвет. Средний диаметр их составляет 0,5 мм . Эти сферулы содержат кремний,алюминий и магний и имеют многочисленные прозрачные включения оливина или пироксенов /86/. Вопрос о наличии шариков в донных илах Атлантического океана обсуждается также в /172а/.

Космическая пыль из почв и осадочных пород

Академик Вернадский писал, что космическое вещество оседает на нашу планету непрерывно.Отсюда следует принци- пиальная возможность найти его в любой точке земной по- верхности.Это связано,однако,с определенными трудностями, которые можно свети к следующим основным моментам:

1. количество вещества,выпадающего на единицу площади» весьма незначительно;
2. условия сохранения сферул в течение длительного времени еще недостаточно изучены;
3. имеется возможность индустриального и вулканического загрязнения;
4. нельзя исключить роль переотложения уже выпавшего вещества,в результате которого в одних местах будет наблюдаться обогащение,а в других - обеднение космическим материалом.

По-видимому,оптимальной для консервации космического материала является бескислородная среда,тлеющая,в част- ности, место в глубоководных бассейнах,в областях аккуму ляции осадочного материала с быстрым захоронением вещества, а также в болотах с восстановительной обстановкой. Наиболее вероятно обогащение космическим веществом в результате переотложения в определенных участках речных долин,где обычно откладывается тяжелая фракция минерального осадка /сюда попадает,очевидно,только та часть выпавшего ве- щества, удельный вес которого больше 5/. Не исключено, что обогащение этим веществом также имеет место в конечных моренах ледников,на дне каровых озер,в ледниковых ямках, где скапливается талая вода.

В литературе есть сведения о находках во время шлихова ния сферул,относимых к космическим /6,44,56/. В атласе минералов россыпей,изданном гос.изд.научно-технической литературы в 1961году, сферулы такого рода отнесены к метеоритным.Особый интерес представляют находки космичес- кой пыли в древних породах. Работы этого направления ве- дутся в последнее время весьма интенсивно рядом исследова- телей.Так,сферические час типы, магнитные, металлические

и стекловатые, первые с характерными для метеоритов вид манштеттеновыми фигурами и с высоким содержанием никеля, описаны Школьником в меловых, миоценовых и плейстоценовых породах Калифорнии /177,176/. Позднее аналогичные находки были сделаны в триасовых породах северной Германии /191/. Круазье, поставив перед собой цель изучить космическую компоненту древних осадочных пород, исследовал образцы из разных мест /района Нью-Йорка, Нью-Мексико, Канады, Техаса / и различного возраста / от ордовика до триаса включительно/. В числе изученных образцов находились из-вестняки, доломиты, глины, сланцы. Автор везде находил сферулы, которые заведомо не могут быть отнесены к инду- стриальным загрязнениям, и, скорее всего имеют космическую природу. Круазье утверждает, что все осадочные породы со-держат космический материал, причем количество сферул ко- леблется от 28 до 240 на грамм. Размер частиц в большин- стве случаев укладывается в диапазоне от Зµ до 40µ , а количество их обратно пропорционально размерам /89/. Данные о метеорной пыли в кембрийских песчаниках Эстонии сообщает Вийдинг /16а/.

Как правило, сферулы сопровождают метеориты и их находят в местах падений, наряду с метеоритными обломками. Ранее всего шарики были найдены на поверхности метеорита Браунау /3/ и в кратерах Хенбери и Вабар /3/, позднее аналогичные образования наряду с большим числом частиц неправильной формы обнаружены в окрестностях Аризонского кратера /146/. Этот вид мелкодисперсного вещества, как уже указывалось выше, обычно обозначают как метеоритную пыль. Последняя подвергалась детальному изучению в работах многих иссле дователей как в СССР, так и за рубежом /31,34,36,39,77,91, 138,146,147,170-171,206/. На примере Аризонских сферул установлено, что эти частицы имеют в среднем размер 0,5 мм и состоят или из камасита, проросшего гетитом, или из чередующихся слоев гетита и магнетита,покрытых тонким слоем силикатного стекла с мелкими включениями кварца. Содержание никеля и железа в указанных минералах характе- ризуется следующими цифрами:

минерал железо никель
камасит 72-97% 0,2 - 25%
магнетит 60 - 67% 4 - 7%
гетит 52 - 60% 2-5%

Найнинджер /146/ обнаружил в аризонских шариках минера- лы, характерные для железных метеоритов:кохенит,стеатит, шрейберзит,троилит. Содержание никеля оказалось равным, в среднем,17%, что совпадает,в общем,с цифрами, получен- ными Рейнгардом /171/. Следует отметить, что распределение мелкодисперсного метеоритного вещества в окрестностях Аризонского метеоритного кратера весьма неравномерно» Вероятной причиной этого является,по-видимому, иливетер, или выпадение сопутствующего метеоритного дождя. Механизм образования аризонских сферул,по Рейнгардту,состоит во внезапном застывании жидкого мелкодисперсного метеоритного вещества. Другие авторы /135/, наряду с этим,отводят опре- деленное место конденсации образовавшихся в момент падения паров. Близкие по существу результаты получены в ходе изу- чения мелкодисперсного метеоритного вещества в районе выпадения Сихотэ-Алиньского метеоритного дождя. Е.Л.Кринов /35-37,39/ подразделяет это вещество на следующие основные категории:

1. микрометеориты с массой от 0,18 до 0,0003 г,имеющие регмаглипты и кору плавления / следует строго отличать микрометеориты по Е.Л.Кринову от микрометеоритов в понима- нии Уиппла, речь о которых была выше/;
2. метеорная пыль - в большинстве своем полые и пористые магнетитовые частицы, образовавшиеся в результате разбрызги-вания в атмосфере вещества метеорита;
3. метеоритная пыль - продукт дробления падающих метеори-тов, состоящая из остроугольных обломков. В минералогический состав последних входит камасит с примесью троилита, шрей-берзита и хромита. Как и в случае Аризонского метеоритного кратера, распре- деление вещества по площади неравномерно.

Кринов считает сферулы и другие оплавленные частицы продуктами абляции метеоритов и в доказательство приводит находки обломков последних с прилипшими на них шариками.

Известны находки и на месте падения каменного метеорит- ного дождя Кунашак /177/.

Особого обсуждения заслуживает вопрос о распределении космической пыли в почвах и в других природных объектах района падения Тунгусского метеорита. Большие работы в этом направлении были проведены в 1958-65 гг.экспедициями Комитета по метеоритам АН СССР СО АН СССР.Установлено, что в почвах как эпицентра, так и мест, удаленных от него на расстоянии до 400 км и более, почти постоянно обнаруживаются металлические и силикатные шарики размером от 5 до 400 микрон. В их числе встречаются блестящие, матовые и шероховатые час типы, правильные шарики и полые колбочки.В некоторых случаях металлические и силикатные частицы сплавлены друг с другом. По К.П.Флоренскому /72/,почвы эпицентральной области /междуречье Хушмы - Кимчу/ содержат эти частицы лишь в небольшом количестве /1-2 на условную единицу площади/. Пробы с аналогичным содержанием шариков встречаются на расстоянии до 70 км от места падения. Относительная бед- ность этих образцов объясняется по К.П.Флоренскому тем обстоятельством, что в момент взрыва основная масса метео- рита, перейдя в мелкодисперсное состояние,была выброшена в верхние слои атмосферыи дрейфовала затем по направлению ветра. Микроскопические частили, оседая по закону Стокса, должны были в этом случае образовать шлейф рассеяния. Флоренский полагает, что южная граница шлейфа находится примерно в 70 км к C З от метеоритной заимки,в бассейне реки Чуни / район фактории Муторай/,где обнаружена проба с содержанием космическихшариков до 90 штук на условную единицу площади. В дальнейшем, по мнению автора,шлейф продолжает тянуться на СЗ,захватывая бассейн реки Таймуры. Работами СО АН СССР в 1964-65 гг. установлено, что относи-тельно богатые пробы встречаются вдоль всего течения р. Таймуры, a также на Н.Тунгуске /см.карту-схему/. Выделен-ные при этом сферулы содержат до 19% никеля / по данным микроспектрального анализа, проведенного в институте ядер- ной физики СО АН СССР/.Это примерно совпадает с цифрами, полученными П.Н.Палеем в полевых условиях на модели ша- риков,выделенных из почв района Тунгуской катастрофы. Эти данные позволяют утверждать, что найденные частицы имеют действительно космическое происхождение. Вопрос же об отношении их к Тунгусскому метеориту остается пока что открытым ввиду отсутствия аналогичных исследований в фоновых районах,а также возможной роли процессов переотложения и вторичного обогащения.

Интересны находки сферул в районе кратера на Патомском нагорье. Происхождение этого образования, отнесенного Обручевым к вулканическим, до сих пор остается спорным, т.к. присутствие вулканического конуса в районе, удаленном на многие тысячи километров от вулканических очагов, древ них и современных,в многокилометровых осадочно-метаморфи-ческих толщах палеозоя, кажется по меньшей мере странным. Исследования сферул из кратера могло бы дать однозначный ответ на вопрос и о его происхождении / 82,50,53/.Выделе- ние вещества из почв может быть осуществлено методом шли хования. Таким путем выделяется фракция размером в сотни микрон и удельным весом выше 5.Однако, в этом случае существует опасность отбросить всю мелкую магнитную фрак цию и большую часть силикатной. Е.Л.Кринов советует приме нять магнитное шлихование с магнитом, подвешенным ко дну лотка / 37/.

Более точным методом является магнитная сепарация, сухая или мокрая, хотя и она имеет существенный недостаток: в процессе обработки теряется силикатная фракция.Одну из установок сухой магнитной сепарации описывает Рейнгардт/171/.

Как уже указывалось,космическое вещество нередко собирают у поверхности земли,в районах, свободных от индустриального загрязнения. Посвоему направлению эти работы близки к поискам космического вещества в верхних горизонтах почвы. В качестве пылеуловителей могут служить подносы,наполнен- ные водой или клейким раствором,и пластины,смазанные глицерином. Время экспозиции может измеряться часами, сутками, неделями в зависимости от целей наблюдений.В обсерватории Данлап в Канаде сборы космического вещества с помощью клейких пластин проводились уже с 1947 года /123/. В лите- ратуре описано несколько вариантов методик такого рода. Например, Ходж и Райт /113/ в течение ряда лет использовали с этой целью предметные стекла,покрытые медленно сохнущей эмульсией и по застывании образующие готовый препарат пыли; Круазье /90/ применял налитый на подносы этиленовый гликоль, который легко отмывался дистиллированной водой;в работах Хантера и Паркина /158/ была использована промасленная нейлоновая сетка.

Во всех случаях в осадке обнаружены сферические частицы, металлические и силикатные, чаще всего размером мельче 6 µ в диаметре и редко превышающие 40 µ .

Таким образом,совокупность представленных данных подтверждает предположение о принципиальной возможности обнаружения космического вещества в почве практически на любом участке земной поверхности. В то же время следует иметь ввиду, что использование почвы в качестве объекта для выявления космической компоненты связано с методическими трудностями, намного превышающими таковые применительно к снегу, льду и,возможно,к донным илам и торфу.

Космическое вещество во льдах

По мнению Кринова /37/ обнаружение космического ве-щества в полярных районах имеет существенное научное значе- ние, т.к.таким путем может быть получен в достаточном количестве материал,изучение которого приблизит, вероятно, решение некоторых геофизических и геологических вопросов.

Выделение космического вещества из снега и льда может быть осуществлено различными методами, начиная от сбора крупных обломков метеоритов и кончая получением из талой воды минерального осадка, содержащего минеральные частицы.

В 1959г. Маршалл /135/ предложил остроумный способ исследования частиц изо льда,подобный методу подсчета красных кровяных телец в кровяном русле. Суть его заклю- чается в том, что к воде, полученной при таянии образца льда, добавляется электролит и растворпропускается через узкое отверстие с электродами по обеим сторонам. При прохождении частицы сопротивление резко изменяется пропор-ционально ее объему. Изменения фиксируются с помощью осо- бого регистрирующего устройства.

Следует иметь ввиду, что стратификация льда сейчас осуществляется несколькими способами. Не исключено, что сопоставление уже стратифицированных льдов с распределением космического вещества может открыть новые подходык стратификации в местах,где прочие методы не могут быть по тем или иным причинам применены.

Для сбора космической пыли американские антарктические экспедиции 1950-60 гг. использовали керны,полученные при определении бурением толщины ледяного покрова. /1 S3/. Образцы диаметром около 7 см распиливались на отрезки по 30 см длиной, расплавлялись и отфильтровывались. Полученный осадок тщательно изучался под микроскопом. Были обнаружены частицы как сферической,так и неправильной формы, причем первые составляли незначительную часть осадка. Дальнейшее исследование ограничилось только сферулами, поскольку они могли быть более или менее уверенно отнесены к космической компоненте. Среди шариков размером от 15 до180 /чбыли найдены частицы двух видов: черные,блестящие,строго сфе-рические и коричневые прозрачные.

Детальное изучение космических частиц,выделенных из льдов Антарктиды и Гренландии,было предпринято Ходжем и Райтом /116/. В целях избежания индустриального загрязне- ния лед брался не с поверхности,а с некоторой глубины - в Антарктиде использован слой 55-летней,а в Гренландии- 750-летней давности. Для сравнения были отобраны частицы из воздуха Антарктиды,которые оказались сходными с ледни-ковыми. Все частицы укладывались в 10 групп классификации с резким делением на сферические частицы, металлические и силикатные, с никелем и без него.

Попытка получения космических шариков из высокогорного снега предпринята Дивари /23/. Растопив значительный объем снега /85 ведер/,взятого с поверхности в 65 м 2 на леднике Туюк-Су в Тянь-Шане, он,однако, не получил желаемого результаты, что может быть объяснено или неравномерностью выпадения космической пыли на земную поверхность,или особенностями примененной методики.

В целом, по-видимому,сбор космического вещества в полярных районах и на высокогорных ледниках является одним из наиболее перспективных направлений работы по космической пыли.

Источники загрязнения

В настоящее время известны два главных источника материа- ла,который может имитировать по своим свойствам космическую пыль:вулканические извержения и отходы промышленных предприятий и транспорта. Известно, что вулканическая пыль, выбрасываемая во время извержений в атмосферу, может оставаться там во взвешенном состояниимесяцы и годы. В силу структурных особенностей и небольшого удельного веса этот материал может распространяться глобально, причем в процессе переноса происходит дифференциация частиц по весу,составу и размеру, что необходимо учитывать при конкретном анализе обстановки. После известного извержения вулкана Кракатау в августе 1883 г. мельчайшая пыль,выбро- шенная на высоту до 20 км. обнаруживалась в воздухе в течение по крайней мере двух лет /162/. Аналогичные наблю- дениябыли сделаны в периоды извержений вулканов Мон-Пеле /1902/, Катмай /1912/,группы вулканов в Кордильерах /1932/, вулкана Агунг /1963/ /12/. Микроскопически пыль,собранная из разных районов вулканической деятельности,имеет вид зерен неправильной формы, с криволинейными,изломанными, изрезанными контурами и сравнительно редко сфероидальную и сферическую с размером от 10µ до 100. Количество сферои- дов составляет лишь 0,0001% по весу от общего материала /115/. Другие авторы поднимают эту величину до 0,002% /197/.

Частицы вулканического пепла имеют черный, красный,зе- леноватый,серый или коричневый цвет. Иногда они бесцветны, прозрачны и напоминают стекло. Вообще говоря,в вулканичес- ких продуктах стекло составляет существенную часть. Это подтверждается данными Ходжа и Райта, которые нашли, что частицы с количеством железа от 5% и выше составляют вблизи вулканов лишь 16%. Следует учитывать то обстоятельство, что в процессе переноса пыли происходит дифференциация ее по размеру и удельному весу,причем крупные пылинки отсеиваютсябыстрее всего. Вследствие этого в отдаленных от вулканических центров районах вероятно обнаружение лишь самых мелких и легких частиц.

Особому изучению были подвергнуты сферические частицы вулканического происхождения. Установлено, что они обладают чаще всего эродированной поверхностью, формой,грубо приб- лижающейся к сферической, но никогда не имеют вытянутых горлышек, подобно частицам метеоритного происхождения. Весьма существенно, что у них нет ядра, сложенного чистым железом или никелем,подобно тем шарикам,которые считаются космическими /115/.

В минералогическом составе вулканических шариков су- щественная роль принадлежит стеклу,имеющему пузыристую структуру,и железо-магниевым силикатам - оливину и пироксену. Гораздо меньшая часть их сложена рудными минералами - пири- том и магнетитом,которые большей частью образуют вкраплен- ники в стекле и каркасные структуры.

Что касается химического состава вулканической пыли,то в качестве примера можно привести состав пеплов Кракатау. Меррей /141/ обнаружил в нем высокое содержание алюминия /до 90%/ и низкое содержание железа / не превышающее 10%. Следует отметить, однако, что Ходж и Райт /115/ не смогли подтвердить данных Моррея в отношении алюминия.Вопрос о сферулах вулканического происхождения обсуждается также в /205а/.

Таким образом,свойства,характерные для вулканических материалов, можно резюмировать следующим образом:

1. вулканический пепел содержит высокий процент частиц неправильной формы и низкий - сферических,
2. шарики вулканической породы имеют определенные струк- турные особенности - эродированные поверхности,отсутствие полых сферул, нередко пузыристость,
3. в составе сферул преобладает пористое стекло,
4. процент магнитных частиц низок,
5. в большинстве случаев сферическая форма частиц несовершенна,
6. остроугольные частицы имеют резко угловатые формы ограничения, что позволяет использовать их в качестве абразионного материала.

Весьма существенная опасность имитации космических сфе рул индустриальными шариками,в большом количествесбра- сываемыми паровозными,пароходными,заводскими трубами, образующимися в ходе электросварки и т.д. Специальные исследования подобных объектов показали, что значительный процент последних имеет форму сферул. По Школьнику /177/, 25% индустриальных продуктов сложено металлическим шлаком. Он же дает такую классификацию индустриальной пыли:

1. шарики неметаллические, неправильной формы,
2. шарики полые,сильно блестящие,
3. шарики,похожие на космические,сложенные металли- ческим материалом с включением стекла. Среди последних, имеющих наибольшее распространение,встречаются каплевидные, колбочки,сдвоенные сферулы.

Под интересующим нас углом зрения химический состав индустриальной пыли изучался Ходжем и Райтом /115/.Уста- новлено, что характерными чертами ее химического состава является высокое содержание железа и в большинстве случаев - отсутствие никеля. Необходимо иметь,однако,ввиду, что ни один из указанных признаков не может служить абсолютным критерием отличия,тем более, что химический состав разных типов индустриальной пыли может быть разнообразным, и заранее предусмотреть появление того или иного сорта ин дустриальных сферул практически невозможно. Поэтому наилучшей гарантией от путаницы может служить на современном уровне знаний лишь отбор проб в отдаленных "стерильных" от индустриальных загрязнений районах. Степень индустриального загрязнения,как показали специальные исследования,находится в прямой зависимости от расстояния до населенных пунктов. Паркин и Хантер в 1959 годупровели наблюдения по возмож ности транспортировки индустриальных сферул водой /159/. Хотя из заводских труб вылетали шарики диаметром более 300µ ,в водном бассейне, расположенном в 60 милях от горо- да по направлению господствующих ветров,были найдены лишь единичные экземпляры размером 30-60, количество экземпля- ров размером 5-10µ было,впрочем,значительным. Ходж и Райт /115/ показали, что в окрестностях обсерватории Яле, вблизи центра города,за день на 1см 2 поверхности выпало до 100 шариков диаметром более 5µ . Их количество вдвое уменьшалось по воскресеньям и падало в 4 раза на расстоя нии 10 миль от города. Таким образом,в отдаленных районах вероятно индустриальное загрязнение только шариками диамет- ром менее 5µ .

Следует считаться с тем обстоятельством, что в последние 20 лет появилась реальная опасность загрязнения продуктами ядерных взрывов» которые могут поставлять сферулы в глобаль- ном масштабе /90,115/. Эти продукты отличаются от да подоб- ных радиоактивностью и присутствием специфических изотопов - стронций - 89 и стронций - 90.

Наконец, следует иметь в виду, что некоторое загрязнение атмосферы продуктами,сходными с метеорной и метеоритной пылью, может быть вызвано сгоранием в атмосфере Земли искусственных спутников и ракетоносителей. Явления, наблюдае- мые при этом, весьма сходны с тем, что имеет место при выпадении болидов. Серьезную опасность для научных исследова- ний космического вещества представляют безответственные эксперименты, реализуемые и планируемые за рубежом с запуском в околоземное космическое пространство мелкодис- персного вещества искусственного происхождения.

Форма и физические свойства космич еской пыли

Форма,удельный вес,цвет,блеск,хрупкость и другие физи- ческие свойства космической пыли,обнаруженной в различных объектах,подвергались изучению целым рядом авторов. Некото- рыми исследователями предложены схемы классификации косми- ческой пыли на основании ее морфологии и физических свойств. Хотя единая унифицированная система еще и не выработана, представляется,тем не менее,целесообразным привести некоторые из них.

Баддхью /1950/ /87/ на основании чисто морфологических признаков разделил наземное вещество на следующие 7 групп:

1. неправильные серые аморфные обломки размером 100-200 µ .
2. шлакообразные или пепловидные частицы,
3. округлые зерна, похожие на тонкий черный песок /магнетит/,
4. гладкие черные блестящие шарики диаметром в среднем 20µ .
5. крупные черные шарики, менееблестящие,часто шеро- ховатые, редко превышающие 100 µ в диаметре,
6. силикатные шарики от белого до черного цвета, иногда с газовыми включениями,
7. разнородные шарики,состоящие из металла и стекла, размером в среднем 20µ .

Все разнообразие типов космических частиц, однако,не исчерпывается, по-видимому, перечисленными группами. Так,Хантер и Паркин /158/ обнаружили в воздухе округлые уплощенные частицы,по-видимому,космического происхожде-ния,которые не могут быть отнесены ни к одному из пере- численных классов.

Из всех описанных выше групп наиболее доступны для опознания по внешнему виду 4-7,имеющие форму правильных шариков.

Е.Л.Кринов, изучая пыль, собранную в районе Сихотэ- Алиньского падения, различал в ее составе неправильные по форме обломки, шарики и пустотелые колбочки /39/.

Типичные формы космических шариков представлены на рис.2.

Ряд авторов классифицируют космическое вещество по совокупности физических и морфологических свойств. По удел ному весу космическое вещество обычно делят на 3 группы /86/:

1. металлическая,состоящая преимущественно из железа, с удельным весом больше 5 г/см 3 .
2. силикатная - прозрачные стеклянные частицы с удельным весом примерно 3 г/см 3
3. разнородная: металлические частицы с включениями стекла и стеклянные с магнетическими включениями.

Большинство исследователей остается в пределах этой грубой классификации,ограничиваясь лишь самыми очевидными чертами различия.Однако те из них, которые имеют дело с частицами, добытыми из воздуха,выделяют еще одну группу - пористых, хрупких,с плотностью около 0,1г/см 3 /129/. К ним относятся частицы метеорных потоков и большинство ярких спорадических метеоров.

Довольно обстоятельная классификация частиц,обнаруженных в Антарктических и Гренландских льдах, а также отловленных из воздуха, дана Ходжем и Райтом и представлена на схеме/205/:

1. черные или темно-серые тусклые металлические шарики, покрытые ямками,иногдаполые;
2. черные,стекловатые,высокопреломляющие шарики;
3. светлые,белые или коралловые, стекловатые, гладкие, иногда полупрозрачные сферулы;
4. частицы неправильной формы,черные,блестящие,хрупкие, зернистые, металлические;
5. неправильной формы красноватые или оранжевые,тусклые, неровные частицы;
6. неправильной формы, розовато-оранжевые,тусклые;
7. неправильной формы,серебристые,блестящие и тусклые;
8. неправильной формы, разноцветные,коричневые,желтые, зеленые,черные;
9. неправильной формы,прозрачные,иногда зеленые или голубые,стекловатые, ровные,с острыми краями;
10. сфероиды.

Хотя классификация Ходжа и Райта и представляется наибо-лее полной,все же нередко встречаются частицы,которые, судя поописаниям различных авторов,трудно отнести безого- ворочно к одной из названных групп.Так,нередковстречаются вытянутые частицы,слипшиеся друг с другом шарики,шарики, имеющие на своей поверхности различные наросты /39/.

На поверхности некоторых сферул при детальном изучении обнаруживаются фигуры,сходные с видманштеттеновыми,наблюдае-мыми у железо-никелевых метеоритов / 176/.

Внутреннее строение сферул неотличаетсябольшим разно- образием. На основании этого признака можно выделить следую- щие 4 группы:

1. полые сферулы / встречаются с метеоритами/,
2. металлические сферулы с ядром и окисленной оболочкой / в ядре,как правило,сконцентрированы никель и кобальт, а в оболочке - железо и магний/,
3. окисленные шарики однородного сложения,
4. силикатные шарики,чаще всего однородные,с чешуйча- той поверхностью,с металлическими и газовыми включениями / последние придают им вид шлаков или даже пены/.

Что касается размеров частиц,то твердо установленное деление по этому признаку отсутствует,и каждый автор придерживается своей классификации в зависимости от специфики имеющегося материала. Самые крупные из описанных сферул, найденные в глубоководных отложениях Брауном и Паули /86/ в 1955 году, едва ли превосходят 1,5 мм в диаметре. Это близко к существующему пределу, найденному Эпиком /153/:

где r -радиус частицы,σ - поверхностное натяжение расплава, ρ - плотность воздуха,и v -скорость капли. Радиус

частицы не может превзойти известногопредела,иначе капля дробится на более мелкие.

Нижний предел,по всей вероятности,не ограничен, что следует из формулы и оправдывается на практике,потому что по мере усовершенствования методик авторы оперируют все более мелкими частицами.Большинство исследователей ограни- чивают нижний предел 10-15µ /160-168,189/.В последнее время начаты исследования частиц диаметром до 5 µ /89/ и 3 µ /115-116/,а Хеменвей, Фульман и Филлипс оперируют частицами до 0,2 /µ и меньше в диаметре,выделяя их в осо- бый класс нанаметеоритов / 108/.

Средний диаметр частиц космической пыли принимается равным 40-50 µ .В результате интенсивного изучения космичес- кого вещества из атмосферы японские авторы нашли,что 70% всего материала составляют частицы менее 15 µ в диаметре.

В ряде работ / 27,89,130,189/ содержится утверждение о том, что распределение шариков в зависимости от их массы и размеры подчиняется следующей закономерности:

V 1 N 1 =V 2 N 2

где v - масса шарика,N - количество шариков в данной группе Результаты, удовлетворительно совпадающие с теоретическими, были получены рядом исследователей, работавших с космическим материалом, выделенным из различных объектов /например, Антарктического льда, глубоководных осадков, материалов, полученных в результате спутниковых наблюдений/.

Принципиальный интерес представляет вопрос о том, в какой мере менялись свойства ныли на протяжении геологичес-кой истории. К сожалению, накопленный в настоящее время материал не позволяет дать однозначный ответ, однако, заслу- живает внимания сообщение Школьника /176/ о классификации сферул, выделенных из миоценовых осадочных пород Калифорнии. Эти частицы автор разбил на 4 категории:

1/ черные, сильно и слабо магнитные, сплошные или с ядрами, состоящими из железа или никеля с окисленной оболоч- кой из кремнезема с примесью железа и титана. Эти частицы могут быть полыми. Поверхность их интенсивно блестящая, по-лированная, в некоторых случаях шероховатая или радужная в результате отражения света от блюдцеобразных углублений на их поверхности,

2/ серо-стальные или голубовато-серые, пустотелые, тонко- стенные, очень хрупкие сферулы; содержат никель, имеют полированную или шлихованную поверхность;

3/ хрупкие шарики, содержащие многочисленные включения серостального металлического и черного неметаллического материала; в стенках их имеются микроскопические пузырь-ки / эта группа частиц наиболее многочисленна/;

4/ силикатные сферулы коричневого или черного цвета, немагнитные.

Нетрудно заменить, что первая группа по Школьнику близко соответствует 4 и 5 группам частиц по Баддхью.В числе этих частиц встречаются полые сферулы,аналогичные тем, которые находят врайонах падений метеоритов.

Хотя эти данные и не содержат исчерпывающей информации по затронутому вопросу,представляется возможным высказать в первом приближении мнение о том, что морфология и физи- ческие свойства,по крайней мере, некоторых групп частиц космического происхождения,выпадающих на Землю, не претер- певали существенной эволюции на протяжении доступного геологическому изучению периода развития планеты.

Химический состав космической пыли .

Изучение химического состава космической пыли встречается с определенными трудностями принципиального и технического характера. Уже сам по себе малый размер изучаемых частиц, трудность получения в сколько-нибудь значительных количест- вах создают существенные препятствия для применения методик, широко распространенных в аналитической химии. Далее, приходится иметь в виду,что исследуемые образцы в подавляю-щем большинстве случаев могут содержать примеси, и порою весьма значительные,земного материала. Таким образом, проб-лема изучения химического состава космической пыли перепле- тается с вопросом о ее дифференцировке от земных примесей. Наконец, сама постановка вопроса о дифференцировке"земного" и "космического" вещества является в какой-то степени условной, т.к. Земля и все компоненты,ее составляющие, представляют,в конечном счете, также космический объект, и поэтому,строго говоря,правильней было бы ставить вопрос об отыскании признаков различия между различными категориями космического вещества. Отсюда следует,что сходство ве- щества земного и внеземного происхождения может,в принципе, простираться очень далеко, что создает дополнительные трудности для изучения химического состава космической пыли.

Тем не менее,за последние годы наука обогатилась рядом методических приемов,позволяющих в известной степени прео- долеть или обойти возникающие препятствия. Разработка но- вейших методов радиационной химии, рентгеноструктурной микроанализ, усовершенствование микроспектральных методик дают ныне возможность исследовать ничтожные по своему размеру объекты. В настоящее время вполне доступным является анализ химического состава не только отдельных частиц кос- мической пыли, но и одной и той же частицы в различных ее участках.

В последнее десятилетие появилось значительное число работ,посвященных изучению химического состава космической пыли,выделенной из различных источников. По причинам, которых мы уже касались выше,исследованию подвергались главным образом,сферические частицы,относящиеся к магнит- ной фракции пыли, Как и в отношении характеристики физических свойств, наши знания о химическом составе остроугольного материала пока совершенно недостаточны.

Анализируя материалы,полученные в этом направлении целым рядом авторов,следует придти к заключению, что, во-первых, в космической пыли обнаруживаются те же элементы,что и в других объектах земного и космического происхождения,так, в ней найдены Fe , Si , Mg .В отдельных случаях - редко земельныеэлементы и Ag находки сомнительны/,в отношении достоверных сведений в литературе нет. Во-вторых, вся совокупность космической пыли, выпадающей на Землю, может бы ть разделена по химическому составу,по крайней мере,на т ри большие группы частиц:

а) металлические частицы с высокимсодержанием Fe и N i ,
б) частицы преимущественно силикатного состава,
в) частицы смешанной химической природы.

Нетрудно заметить,что перечисленные три группы,по существу,совпадают с принятой квалификацией метеоритов, что ук азывает на близкий,а,может быть,общий источник проис- хождения обоих видов космической материи. Можно отметить д алее большое многообразие частиц в пределах каждой из рассматриваемых групп.Это дает основание ряду исследовател ей делить космическую пыль по химическому составу на 5,6 и более групп. Так, Ходж и Райт выделяют следующие восемь т ипов основных частиц, отличающихся друг от друга как по мо рфологическим признакам,так и по химическому составу:

1. железные шарики с наличием никеля,
2. железные сферулы, никель в которых не обнаружен,
3. силикатные шарики,
4. другиесферулы,
5. неправильной формы частицы с высоким содержанием ж елеза и никеля;
6. то же без наличия сколько-нибудь значительных колич еств никеля,
7. силикатные частицы неправильной формы,
8. другие частицы неправильной формы.

Из приведенном выше классификации вытекает, между прочим, то обстоятельство, что наличие высокого содержания никеля в исследуемом материале не может быть признано обязатель-ным критерием его космического происхождения. Так, значи- тельная часть материала, извлеченного из льдов Антарктиды и Гренландии, собранного из воздуха высокогорных районов Нью-Мексико и даже из района падения Сихотэ-Алиньского метеорита не содержала доступных определению количеств никеля. В то же время приходится учитывать весьма обоснованное мнение Ходжа и Райта о том, что высокий про-цент никеля / в ряде случаев до 20%/ является единственным надежным критерием космического происхождения той или иной частицы. Очевидно, в случае его отсутствия исследователь должен ориентироваться не на поиски "абсолютных" критериев» а на оценку свойств исследуемого материала, взятых в их совокупности.

Во многих работах отмечается неоднородность химического состава даже одной и той же частицы космического материала в разных ее участках. Так установлено, что никель тяготеет к ядру сферических частиц, там же встречается кобальт. Внешняя оболочка шарика сложена железом и его окисью. Некоторые авторы допускают, что никель существует в виде отдельных пятен в магнетитовом субстрате. Ниже мы приводим цифровые материалы, характеризующие среднее содержание никеля в пыли космического и земного происхождения.

Из таблицы следует, что анализ количественного содержа- ния никеля может оказаться полезным при дифференцировке космической пыли от вулканической.

С этой же точки зрения представляют интерес отношения N i : Fe ; Ni : Co , Ni : Cu , которые в достаточной степени постоянны для отдельных объектов земного и космического происхождения.

изверженные породы -3,5 1,1

При дифференцировке космической пыли от вулканических и индустриальных загрязнений определенную пользу может также оказать изучение количественного содержания Al и К ,которыми богаты вулканические продукты,и Ti и V , являющихся нередкими спутниками Fe в промышленной пыли. Весьма существенно, что в некоторых случаях индустриальная пыль может содержать высокий процент N i . Поэтому крите-рием для отличия некоторых видов космической пыли от земнойдолжно служить не просто высокое содержание N i , a высокоесодержание N i в совокупностис Со и С u / 88,121, 154,178,179/.

Сведения о наличии радиоактивных продуктов космической пыли чрезвычайно скудны. Сообщают об отрицательных резуль- татах проверки космической пыли на радиоактивность,что представляется сомнительным ввиду систематической бомбар- дировки пылевых частиц, находящихся в межпланетном простран- стве,космическими лучами. Напомним, что продукты наведен- ной космической радиации многократно были обнаружены в метеоритах.

Динамика выпадения космической пыли во времени

Согласно гипотезе Paneth /156/,выпадение метеоритов не имело места в отдаленные геологические эпохи / ранее четвертичного времени/. Если это мнение справедливо, то оно должно распространяться и на космическую пыль,или хотя бы на ту часть ее, которую мы называем метеоритной пылью.

Основным аргументом в пользу гипотезы являлось отсут- ствие находок метеоритов в древних породах, в настоящее время,однако,имеется целый ряд находок как метеоритов, так и космической пылевой составляющей в геологических образованиях достаточно древнего возраста / 44,92,122,134, 176-177/, Многие из перечисленных источников цитированы выше,следует добавить, что Мач /142/ обнаружил шарики, по-видимому,космического происхождения в силурийских солях,а Круазье /89/ находил их даже в ордовике.

Распределение сферул по разрезу в глубоководных отложе-ниях изучалось Петтерсоном и Ротши /160/,которые обнару- жили, что никель распределен по разрезу неравномерно, что объясняется, по их мнению,космическими причинами. Позднее было установлено, что наиболее богаты космическим материалом самые молодые слои донных илов, что, по-видимому, связано с происходящими постепенно процессами разрушения космичес- кого вещества. В этой связи естественным является предполо- жение о постепенном уменьшении концентрации космического вещества вниз по разрезу. К сожалению,в доступной нам лите-ратуре мы не встретили достаточно убедительных данных тако- го рода, имеющиеся сообщения отрывочны. Так, Школьник /176/ обнаружил повышенную концентрацию шариков в зоне выветрива- ния отложений мелового возраста,из этого факта им был сделан обоснованный вывод, о том, что сферулы, по-видимому, могут противостоять достаточно суровым условиям,если они могли перенести латеритизацию.

Современные регулярные исследования выпадения космической пыли показывают, что его интенсивность существенно меняется день ото дня /158/.

По-видимому, имеет место определенная сезонная динамика /128,135/, причем максимальная интенсивность выпадения приходится на август-сентябрь, что связывается с метеорными потоками /78,139/,

Следует отметить, что метеорные потоки - не единствен- ная причина массового выпадения космической пыли.

Существует теория о том, что метеорные потоки вызывают атмосферные осадки /82/, метеорные частицы в этом случае являются ядрами конденсации /129/. Некоторые авторы предла- гают собирать космическую пыль из дождевой воды и предлагают свои приспособления для этой цели /194/.

Боуэн /84/ нашел, что пик выпадения осадков запаздывает от максимума метеорной активности примерно на 30 дней, что видно из следующей таблицы.

Эти данные хотя и не являются общепризнанными,однако они заслуживают определенного внимания. Выводы Боуэна подтверж дены на материале Западной Сибири Лазаревым /41/.

Хотя вопрос о сезонной динамике выпадения космической пыли и о её связи с метеорными потоками окончательно не решен,есть веские основания полагать, что подобная законо-мерность имеет место. Так, Круазье /СО/,основываясь на пятилетних систематических наблюдениях,высказывает пред-положение, что два максимума выпадения космической пыли, имевшие место летом 1957 и 1959 гг,коррелируют с метеорны- ми потоками. Летниймаксимум подтвержден Морикубо,сезонная зависимость отмечена также Маршаллом и Крейкеном /135,128/. Следует отметить, что не все авторы склонны относить отме- ченную сезонную зависимость за счет метеорной активности /например,Бриер,85/.

Что касается кривой распределения ежесуточного выпадения метеорной пыли,то она,по-видимому, сильно искажена влия-нием ветров. Об этом,в частности,сообщают Кизилермак и Круазье /126,90/. Хорошая сводка материалов по данному вопросу имеется у Рейнгардта /169/.

Распределение космической пыли на поверхности Земли

Вопрос о распределении космического вещества на поверхнос- ти Земли, как и ряд других, разработан совершенно недоста- точно. Мнения, равно как и фактический материал,сообщаемый различными исследователями,весьма противоречивы и неполны. Один из наиболее крупных специалистов этой области, Петтерсон, определенно высказывал мнение о том,что космическое вещество распределено на поверхности Земли крайне неравномерно/163/. Э то, однако, вступает в противоречие с рядом эксперименталь- ных данных. В частности, де Егер /123/, основываясь на сборах космической пыли, произведенных с помощью липких пластин в районе канадской обсерватории Данлеп, утверждает, что косми-ческое вещество распределено довольно равномерно на больших площадях. Сходное мнение высказано Хантером и Паркиным /121/ на основании исследования космического вещества в донных отложениях Атлантического океана. Ходя /113/ проводил исследования космической пыли в трех удаленных друг от друга точках. Наблюдения велись длительно, в течение целого года. Анализ полученных результатов показал одинаковую скорость накопления вещества во всех трех точках, причем в среднем на 1 см 2 за сутки выпадало примерно 1,1 сферулы размером около трех микрон. Исследования в этой направлении были продолжены в 1956-56 гг. Ходжем и Уилдтом /114/. На этот раз сбора проводились в районах, уделенных друг от друга на очень большие расстояния: в Калифорнии, на Аляске, в Канаде. Рассчитано среднее число сферул, выпавших на еди-ницу поверхности, которое оказалось равным в Калифорнии 1,0, в Аляске - 1,2 и в Канаде - 1,1 частице сферической формы на 1 см 2 в сутки. Распределение сферул по величине было примерно одинаковым для всех трех пунктов, причем 70% составляли образования с диаметром менее 6 микрон, число частиц диаметром более 9 микрон было небольшим.

Можно предполагать, что, по-видимому, выпадение космической пыли на Землю идет, в общем, довольно равномерно, на этом фоне могут наблюдаться определенные отступления от общего правила. Так, можно ожидать наличие определенного широтного эффекта выпадения магнитных частиц с тенденцией к концентра- ции последних в полярных районах. Далее,известно, что концентрация мелкодисперсного космического вещества может быть повышенной в районах выпадения крупных метеоритных масс / Аризонский метеорный кратер,Сихотэ-Алиньский метеорит, возможно,район падения Тунгусского космического тела/.

Первичная равномерность может,однако,в дальнейшем существенно нарушаться в результате вторичного перераспре- деления вещества, причем в одних местах может иметь его накопление,а в других - уменьшение его концентрации. В целом этот вопрос разработан очень слабо,однако предвари- тельные данные,полученные экспедицией K М ET АН СССР /руководитель К.П.Флоренский/ / 72/ позволяют говорить о том, что по крайней мере в ряде случаев содержание косми- ческого вещества в почве может колебаться в широких преде- лах.

Миграц ия космического вещества в биогенос фере

Как ни противоречивы оценки общего количества косми- ческого вещества,выпадающего ежегодно на Землю, можно с уверенностью сказать одно: оно измеряется многими сотнями тысяч,а, может быть, даже и миллионами тонн. Совершенно очевидно,что эта огромная масса материи включается в даль- нейшем в сложную цепь процессов круговорота вещества в природе, постоянно имеющего место в рамках нашей планеты. Космическое веществостановится, таким образом,составной частью нашей планеты,в прямом смысле - веществом земным, что является одним из возможных каналов влияния космичес- кой среды на биогеносферу.Именно с этих позиций проблема космической пыли интересовала основоположника современной биогеохимии ак. Вернадского. К сожалению, работа в этом направлении,по существу,еще всерьез не начата.Поэтому мы вынуждены ограничиться лишь констатацией нескольких фактов,имеющих, по-видимому,отношение к затронутому вопросу.Имеется ряд указаний нато, что глубоководные осадки,удаленные от источников сноса материала и обладающие малой скоростью накопления,относительнобогаты, Со и Си. Многие исследователи приписывают этим элементам космичес- кое происхождение. По-видимому, различные виды частиц кос- мической пыли с разной скоростью включаются в круговорот веществ в природе. Некоторые виды частиц в этом отношении очень консервативны,о чем свидетельствуют находки магнетитовых шариков в древних осадочных породах.Скорость разру- шения частиц может,очевидно,зависеть не только от их природы,но и от условий окружающей среды,в частности, значения ее РН.В высшей степени вероятно, что элементы, выпадающие на Землю в составе космической пыли, могут в дальнейшем включатьсяв состав растительных и животных организмов,населяющих Землю. В пользу этого предположения говорят,в частности,некоторые данные о химическом соста- ве растительности в районе падения Тунгусского метеорита. Все это однако,представляет собой лишь первые наметки, первые попытки подхода не столькок решению,сколько к постановке вопроса в этой плоскости.

В последнее время имеется тенденция к еще большим оценкам вероятной массы выпадающей космической пыли. От дельные исследователи оценивают ее в 2.410 9 тонн /107а/.

Перспективы изучения косми- ческой пыли

Все, что было сказано в предыдущих разделах работы, позволяет с достаточным основанием говорить о двух вещах: во-первых,о том, что изучение космической пыли всерьез только начинается и,во-вторых, что работа в этом разделе науки оказывается чрезвычайно плодотворной для решения многих вопросов теории / в перспективе, может быть,и для практики/. Исследователя, работающего в этой области,привле- кает прежде всего, огромное разнообразие проблем, так или иначе связанных с выяснением взаимоотношений в системе Земля -космос.

Как нам представляется, дальнейшее развитие учения о космической пыли должно идти,главным образом,по следующим основным направлениям:

1. Изучение околоземного пылевого облака,его простран- ственного расположения,свойств пылевых частиц,входящих в его состав, источников и путей его пополнения и убыли, взаимодействие с радиационными поясами.Эти исследования могут быть осуществлены в полном объеме с помощью ракет, искусственных спутников,а в дальнейшем - межпланетных кораблей и автоматических межпланетных станций.
2. Несомненный интерес для геофизики представляет косми ческая пыль,проникающая в атмосферу на высоте 80-120 км ,в частности,ее роль в механизме возникновения и развития таких явлений,как свечение ночного неба, изменение поляри- зации дневного света,флюктуации прозрачности атмосферы, развитие серебристых облаков и светлых полос Гоффмейстера, зоревых и сумеречных явлений, метеорных явлений в атмосфере Земли.Особый интерес представляет изучение степени корре- ляции между перечисленными явлениями. Неожиданные аспекты
космических влияний могут быть раскрыты, по-видимому,в ходе дальнейшего изучения взаимосвязи процессов,имеющих место в нижних слоях атмосферы - тропосферы,с проникнове- нием в последнюю космического вещества. Самое серьезное внимание должно быть уделено проверке гипотезы Боуэна о связи выпадения осадков с метеорными потоками.
3. Несомненный интерес для геохимиков представляет изучение распределения космического вещества на поверхности Земли,влияние на этот процесс конкретных географических, климатических,геофизических и других условий, свойственных
тому или иному району земного шара. До сих пор совершенно не изучен вопрос о влиянии магнитного поля Земли на процесс накопления космического вещества, между тем,в этой области, вероятно, могут быть интересные находки,в особенности, если строить исследования с учетом палеомагнитных данных.
4. Принципиальный интерес и для астрономов и для геофизиков,не говоря уже о космогонистах широкого профиля, имеет вопрос о метеорной активности в отдаленные геологичес- кие эпохи. Материалы, которые будут получены в ходе этой
работы, могут быть,вероятно,в дальнейшем использованы в целях выработки дополнительных методов стратификации донных, ледниковых и немых осадочных отложений.
5. Существенным направлением работы является изучение морфологических,физических, химических свойств космической составляющей земных осадков,отработка методов отличия кос мической пыли от вулканической и индустриальной,исследования изотопного состава космической пыли.
6.Поиски в космической пыли органических соединений. Представляется вероятным,что изучение космической пыли будет способствовать решению следующих теоретических вопросов:

1. Изучение процесса эволюции космических тел,в част- ности,Земли и солнечной системы в целом.
2. Изучению движения, распределения и обмена космической материи в солнечной системе и галактике.
3. Выяснению роли галактической материи в солнечной системе.
4. Изучению орбит и скоростей космических тел.
5. Разработка теории взаимодействия космических тел с Землей.
6. Расшифровке механизма ряда геофизических процессов в атмосфере Земли,несомненно, связанных с космическими явлениями.
7. Изучению возможных путей космических влияний на биогеносферу Земли и других планет.

Само собой разумеется, что разработка даже тех проблем, которые перечислены выше,а ими далеко не исчерпывается весь комплекс связанных с космической пылью вопросов,воз- можна только при условии широкого комплексирования и объеди- нения усилий специалистов различных профилей.

ЛИТЕРАТУРА

1. АНДРЕЕВ В.Н.- Загадочное явление.Природа, 1940.
2. АРРЕНИУС Г.С - Осадконакопление на океаническом дне. Сб. Геохимические исследования, ИЛ. М.,1961.
3. АСТАПОВИЧ И.С.- Метеорные явления в атмосфере Земли. М.,1958.
4. АСТАПОВИЧ И.С.- Сводка наблюдений серебристых облаков в России и в СССР с1885 по1944 гг.Труды 6 совещания по серебристымоблакам. Рига,1961.
5. БАХАРЕВ А.М.,ИБРАГИМОВ Н.,ШОЛИЕВ У.- Масса метеор ной материивыпадающей на Землю в течение года. Бюлл. Всес. астрономогеод. об-ва 34, 42-44,1963.
6. БГАТОВ В.И., ЧЕРНЯЕВ Ю.А. -О метеорной пыли в шлиховых пробах. Метеоритика,в.18,1960.
7. БИРД Д.Б. - Распределение межпланетной пыли.Сб. Ультра фиолетовое излучение солнца и межпланетная среда. Ил., М., 1962.
8. БРОНШТЭН В.А. - 0 природе серебристых облаков.Труды VI сове
9. БРОНШТЭН В.А. - Ракеты изучают серебристые облака. При рода, № 1,95-99,1964.
10. БРУВЕР Р.Э. - О поисках вещества Тунгусского метеорита. Проблема Тунгусского метеорита,в.2,в печати.
И.ВАСИЛЬЕВ Н.В., ЖУРАВЛЕВ В.К.,ЗАЗДРАВНЫХ Н.П.,ПРИХОДЬ КО Т.В., ДЕМИН Д. В., ДЕМИНА I . H .- 0 связи серебристых облаков с некоторыми параметрами ионосферы. Доклады III Сибирской конф. по математике и меха- нике.Томск, 1964.
12. ВАСИЛЬЕВ Н.В.,КОВАЛЕВСКИЙ А.Ф.,ЖУРАВЛЕВ В.К.-Об аномальных оптических явлениях лета 1908 года. Еюлл.ВАГО, № 36,1965.
13. ВАСИЛЬЕВ Н.В.,ЖУРАВЛЕВ В. К., ЖУРАВЛЕВА Р. К., КОВАЛЕВСКИЙ А.Ф., ПЛЕХАНОВ Г.Ф.- Ночные светящиеся облака и оптические аномалии,связанные с паде- нием Тунгусскогометеорита. Наука, М., 1965.
14. ВЕЛТМАНН Ю. К.- О фотометрии серебристых облаков по нестандартизованным снимкам. Труды VI сове- щания по серебристым облакам. Рига,1961.
15. ВЕРНАДСКИЙ В.И. - Об изучении космической пыли. Миро ведение,21, № 5, 1932,собр.соч.,т.5, 1932.
16. ВЕРНАДСКИЙ В.И.- О необходимости организации научной работы по космической пыли. Проблемы Арктики, № 5,1941,Собр. соч.,5,1941.
16а ВИЙДИНГ Х.А. - Метеорная пыль в низах кембрийских песчаников Эстонии. Метеоритика,вып.26, 132-139, 1965.
17. ВИЛЛМАН Ч.И. - Наблюдения серебристых облаков в северо-- западной части Атлантики и на территории Эсто- нии в 1961г. Астрон.циркуляр, № 225, 30 сент. 1961г.
18. ВИЛЛМАН Ч.И.- Об интерпретации результатов поляримет рии света серебристых облаков. Астрон.циркуляр, № 226,30 октября,1961
19. ГЕББЕЛЬ А.Д.- О большом падении аэролитов,бывшем в тринадцатом веке в Устюге Великом,1866.
20. ГРОМОВА Л.Ф.- Опыт получения истинной частоты появ ления серебристых облаков. Астрон.циркуляр., 192,32-33,1958.
21. ГРОМОВА Л.Ф. - Некоторые данные о частоте появлений серебристых облаков в западной половине террито- рии СССР. Международный геофицический год.изд. ЛГУ,1960.
22. ГРИШИН Н.И. - К вопросу о метеорологических условиях появления серебристых облаков. Труды VI Сове- щания по серебристым облакам. Рига,1961.
23. ДИВАРИ Н.Б.-О сборе космической пыли на леднике Тут-Су /сев.Тянь-Шань/. Метеоритика, в.4,1948.
24. ДРАВЕРТ П.Л.- Космическое облако над Шало-Ненецким округом. Омская область,№ 5,1941.
25. ДРАВЕРТ П.Л.- О метеорной пыли 2.7. 1941в Омске и некоторые мысли о космической пыли вообще. Метеоритика,в.4,1948.
26. ЕМЕЛЬЯНОВ Ю.Л. - О загадочной "сибирской тьме" 18 сентября 1938 года. Проблема Тунгусского метеорита,вып.2.,в печати.
27. ЗАСЛАВСКАЯ Н.И., ЗОТКИН И. Т., КИРОВА О.А.- Распреде- ление по размерам космических шариков из района Тунгусского падения. ДАН СССР,156,№ 1,1964.
28. КАЛИТИН Н.Н.- Актинометрия. Гидрометеоиздат,1938.
29. КИРОВА О.А. - 0 минералогическом изучении проб почвы из района падения Тунгусского метеорита,собран- ных экспедицией 1958 г. Метеоритика,в.20,1961.
30. КИРОВА О.И.- Поиски распыленного метеоритного вещества в районе падения Тунгусского метеорита. Тр. ин-та геологии АН Эст. ССР,П,91-98,1963.
31. КОЛОМЕНСКИЙ В. Д., ЮДИН И.А. - Минеральный состав коры плавления метеорита Сихотэ-Алинь,а также метеоритной и метеорной пыли. Метеоритика.в.16, 1958.
32. КОЛПАКОВ В.В.-Загадочный кратер на Па томском нагорье. Природа, № 2, 1951 .
33. КОМИССАРОВ О.Д., НАЗАРОВА Т.Н.и др.– Исследование микрометеоритов на ракетах и спутниках. Сб. Искусств. спутники Земли,изд.АН СССР,в.2, 1958.
34.КРИНОВ Е.Л.- Форма и поверхностная структура коры плавления индивидуальных экземпляров Сихотэ- Алиньского железного метеоритного дождя. Метеоритика,в.8,1950.
35. КРИНОВ Е.Л.,ФОНТОН С.С. - Обнаружение метеорной пыли на месте падения Сихотэ - Алиньского железного метеоритного дождя. ДАН СССР, 85, № 6, 1227- 12-30,1952.
36. КРИНОВ Е.Л.,ФОНТОН С.С.- Метеорная пыль с места падения Сихотэ -Алиньского железного метеоритного дождя. Метеоритика,в. II ,1953.
37. КРИНОВ Е.Л. - Некоторые соображения о сборе метеоритного вещества в полярных странах. Метеоритика,в.18, 1960.
38. КРИНОВ Е.Л.. - К вопросу о распылении метеорных тел. Сб. Исследование ионосферы и метеоров. АН СССР, I 2,1961 .
39. КРИНОВ Е.Л. - Метеоритная и метеорная пыль, микрометео риты.Сб.Сихотэ - Алиньский железный метеорит- ный дождь.АН СССР,т.2,1963.
40. КУЛИК Л.А.- Бразильский двойник Тунгусского метеорита. Природа и люди,с. 13-14,1931.
41. ЛАЗАРЕВ Р.Г.- О гипотезе Е.Г.Боуэна /по материалам наблюдений в Томске/. Доклады третьей Сибирской конференции по математике и механике. Томск,1964.
42. ЛАТЫШЕВ И. H .- О распределении метеорной материи в солнечной системе.Изв.АН Туркм.ССР,сер.физ. техн.хим.и геол.наук, № 1,1961.
43. ЛИТТРОВ И.И.-Тайны неба. Изд.Акц.об-ва Брокгауз- Ефрон.
44. МАЛЫШЕК В.Г.- Магнитные шарики в нижнетретичных образованиях южн. склона СЗ Кавказа. ДАН СССР, с. 4,1960.
45. МИРТОВ Б.А.- Метеорная материяи некоторые вопросы геофизики высоких слоев атмосферы. Сб.Искусствен-ные спутники Земли, АН СССР,в.4,1960.
46. МОРОЗ В.И. - О "пылевой оболочке" Земли. Сб. Искусств. спутники Земли, АН СССР,в.12,1962.
47. НАЗАРОВА Т.Н. - Исследование метеорных частиц на третьем советском искусственномспутнике Земли. Сб. искусств. спутники Земли, АН СССР,в.4, 1960.
48. НАЗАРОВА Т.Н.- Исследование метеорной пыли на раке тах и искусственных спутниках Земли.Сб. Искусств. спутники Земли.АН СССР,в.12,1962.
49. НАЗАРОВА Т.Н. - Результаты исследования метеорного вещества с помощью приборов, установленных на космических ракетах. Сб. Искусств. спутники Земли.в.5,1960.
49а. НАЗАРОВА Т.Н.- Исследование метеорной пыли с помощью ракет и спутников.В сб."Космические исследования", М., 1-966,т. IV .
50.ОБРУЧЕВ С.В. - Из статьи Колпакова"Загадочный кратер на Патомском нагорье". Природа, № 2,1951.
51. ПАВЛОВА Т.Д. - Видимое распределение серебристых облаков по материалам наблюдений 1957-58 гг. Труды У1Совещания посеребристым облакам. Рига,1961.
52. ПОЛОСКОВ С.М., НАЗАРОВА Т.Н.- Исследование твердой составляющей межпланетного вещества с помощью ракет и искусственных спутников Земли. Успехи физ. наук,63, № 16,1957.
53. ПОРТНОВ A . M . - Кратер на Патомском нагорье.Природа, № 2,1962.
54. РАЙЗЕР Ю.П. - О конденсационном механизме образования космической пыли. Метеоритика,в.24,1964.
55. РУСКОЛ E .Л.- О происхождении сгущения межпланетной пыли вокруг Земли. Сб. Искусств.спутники Земли. в.12,1962.
56. СЕРГЕЕНКО А.И.- Метеорная пыль в четвертичных отложе ниях бассейна верхнего течения р.Индигирки. В кн. Геология россыпей Якутии. М, 1964.
57. СТЕФОНОВИЧ С.В.- Выступление.В тр. III съезде Всесоюзн. астр. геофиз. об-ва АН СССР,1962.
58. УИППЛ Ф.- Замечания о кометах, метеорах и планетной эволюции. Вопросы космогонии, АН СССР,т.7, 1960.
59. УИППЛ Ф. - Твердые частицы в солнечной системе. Сб. Экспер. исслед. околоземного космического простран- ства.ИЛ. М., 1961.
60. УИППЛ Ф. - Пылевая материя в околоземном космическом пространстве. Сб. Ультрафиолетовое излучение Солнца и межпланетная среда. ИЛ М.,1962.
61. ФЕСЕНКОВ В.Г. - К вопросу о микрометеоритах. Метеори тика, в. 12,1955.
62. ФЕСЕНКОВ В.Г.- Некоторые проблемы метеоритики. Метеоритика,в.20,1961.
63. ФЕСЕНКОВ В.Г. - О плотности метеорной материи в межпланетном пространстве в связи с возможностью существования пылевого облака вокруг Земли. Астрон.журнал, 38, № 6,1961.
64. ФЕСЕНКОВ В.Г.- Об условиях падения на Землю комет и метеоров.Тр. ин-та геологии АН Эст. ССР, XI , Таллинн,1963.
65. ФЕСЕНКОВ В.Г.- О кометной природе Тунгусского метео рита. Астрон.журнал,ХХХ VIII ,4,1961.
66. ФЕСЕНКОВ В.Г.- Не метеорит,а комета. Природа,№ 8 , 1962.
67. ФЕСЕНКОВ В.Г. - Об аномальных световых явлениях,свя занных с падением Тунгусского метеорита. Метеоритика,в.24,1964.
68. ФЕСЕНКОВ В.Г.- Помутнениеатмосферы,произведенное падением Тунгусскогометеорита. Метеоритика, в.6,1949.
69. ФЕСЕНКОВ В.Г.- Метеорная материя в междупланетном пространстве. М., 1947.
70.ФЛОРЕНСКИЙ К.П.,ИВАНОВ А. В., ИЛЬИН Н.П.и ПЕТРИКОВА M .Н. -Тунгусское падение 1908 г.и некоторые вопросы дифференциациивещества космических тел. Тезисы докл. XX Международного конгресса по теоретической и прикладной химии. Секция СМ., 1965.
71. ФЛОРЕНСКИЙ К.П. - Новое в изучении Тунгусского метео- рита 1908 г.Геохимия, № 2,1962.
72. ФЛ ОРЕНСКИЙ К.П .- Предварительныерезультаты Тунгус ской метеоритной комплексной экспедиции 1961г. Метеоритика,в.23,1963.
73. ФЛОРЕНСКИЙ К.П. - Проблема космической пыли и совре менное состояние изучения Тунгусского метеорита. Геохимия, № 3,1963.
74. ХВОСТИКОВ И.А. - О природе серебристых облаков.В сб. Некоторые проблемы метеорол., № 1, 1960.
75. ХВОСТИКОВ И.А. - Происхождение серебристых облаков и температура атмосферы в мезопаузе. Тр. VII Совещания по серебристым облакам. Рига,1961.
76. ЧИРВИНСКИЙ П.Н.,ЧЕРКАС В.К.- Почему так трудно до казать присутствие космической пыли на земной поверхности. Мироведение, 18, № 2,1939.
77. ЮДИН И.А. - О нахождении метеорной пыли в районе паде ния каменного метеоритного дождя Кунашак. Метеоритика, в.18, 1960.

Дмитрий Вибе, д.ф.-м.н., сотрудник Института астрономии РАН

Ночное уличное освещение делает жизнь комфортнее и безопаснее, но, к сожалению, лишает горожан звёздного неба. Самые яркие звёзды из города разглядеть ещё можно, но Млечный Путь многим жителям XXI века уже совершенно недоступен. А вот наши предки без проблем любовались не только самим Млечным Путём, но и тонкостями его узора. В частности, ещё в XV веке моряки, плававшие в южных морях, различали на светлой полосе Млечного Пути отчётливое тёмное пятно. В те времена, когда небо ещё не было безнадёжно испорчено повсеместной засветкой, заметный провал в созвездии Южного Креста удостоился собственного имени — его назвали Угольным Мешком.

В космической пыли запечатлена история Солнечной системы Кометы содержат в себе первичную пыль, из которой образовалась наша Солнечная система, и поскольку на протяжении всего своего существования эти частицы оставались на очень далеком расстоянии от Солнца, они создают эффект глубокой заморозки, сохраняя таким образом пыль, возраст которой составляет миллиарды лет.

Однако это не означало уверенности в том, что пятно сформировано какой-то субстанцией. Скорее, наоборот: фактически до начала XX века это и другие тёмные пятна на звёздном фоне считались просто местами, где нет звёзд. Легенда гласит, что величайший астроном-наблюдатель Вильям Гершель, увидев одно из таких пятен в телескоп, крикнул сестре Каролине, своей верной помощнице: «Боже мой, здесь на небе дыра!»

Представление о пустотах в распределении звёзд отступило во многом благодаря кропотливой работе Эдварда Барнарда, составившего масштабный фотографический атлас Млечного Пути. Поначалу в описаниях своих снимков он называл тёмные пятна «вакансиями» или даже «чёрными дырами» (не в нынешнем значении этих слов), но со временем пришёл к заключению, что в данном случае мы имеем дело с облаками поглощающей материи, которая закрывает от нас часть звёзд Млечного Пути.

Убедительные доказательства того, что поглощение света в Галактике происходит не только в тёмных облаках, но вообще повсеместно, первым (в 1930 году) собрал другой американец, Роберт Трюмплер. Он подметил следующие важные обстоятельства. Во-первых, свет звёзды поглощается тем сильнее, чем дальше от нас находится звезда. Во-вторых, свет, проходя через межзвёздное пространство, не просто поглощается, но к тому же краснеет (как Солнце у горизонта), потому что синие лучи поглощаются сильнее красных. И степень этого покраснения также увеличивается с расстоянием до звезды. Из этого Трюмплер сделал вывод, что поглощающая материя представляет собой рассеянные по всей Галактике частицы (пылинки) размером несколько меньше длины волны видимого света. Тёмные же облака представляют собой особенно плотные концентрации этих частиц.

Поначалу предполагалось, что межзвёздные частицы состоят изо льда — в широком смысле этого слова, включающем не только водяной лёд, но и другие замёрзшие газы (аммиак, углекислый газ и пр.), — и конденсируются там же, где и наблюдаются, то есть непосредственно между звёздами. Это предположение казалось вполне естественным, с учётом представлений середины XX века о содержании атомов в межзвёздной среде (МЗС). Однако уже в 1960-е годы от этих представлений пришлось отказаться.

Древние галактики содержат в 100 раз меньше пыли, чем ожидали ученые В последние несколько лет астрономы все глубже забираются в прошлое Вселенной, пытаясь понять, как возникли первые звезды и галактики и отличались ли они от их современных "кузенов".

Дело в том, что слова «синий цвет поглощается сильнее красного» описывают лишь общую зависимость поглощения от длины волны. На общем фоне роста поглощения при переходе к более коротким длинам волн в этой зависимости могут существовать дополнительные провалы, связанные с тем, что различные вещества обладают способностью более эффективно поглощать свет в определённых спектральных диапазонах. Например, водяной лёд особенно хорошо поглощает инфракрасное излучение с длиной волны около 3 микрон (мкм). Поэтому, если вы смотрите на звезду сквозь облако ледяных частиц, вы вправе ожидать, что в её спектре появится провал вблизи 3 мкм. Кроме того, водяной лёд сильно поглощает ультрафиолетовое излучение с длиной волны короче 160 нм, а значит, в спектре той же звезды должен возникать ещё и провал в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне.

Как наблюдения в ИК-диапазоне, так и наблюдения в УФ-диапазоне требуют дополнительных, иногда весьма значительных усилий. Пока наблюдателям был доступен только видимый диапазон, модель ледяных частиц не сталкивалась с особенными противоречиями. Однако, как только наблюдения распространились в обе стороны от видимого диапазона, стало ясно, что ни в ультрафиолете, ни в ИК следы водяного льда не наблюдаются, а значит, смесь замерзших газов если и входит в состав космических пылинок, то не на правах основного компонента. Говоря точнее, трёхмикронный провал наблюдается, но только в тех случаях, когда свет фоновой звезды проходит через плотные пылевые облака, где вода и прочие молекулы могут намерзать в виде ледяных мантий на пылинки, сами по себе изо льда не состоящие.

Телескоп Планк поднял "пыльный занавес", скрывающий древние галактики Европейские ученые представили первые результаты, полученные космической микроволновой обсерваторией "Планк", в частности, данные о "холодных галактиках", которые ранее были не видны за завесой межзвездной пыли.

Указанием на «подлинный» состав космических пылинок стали другие характеристики поглощения в УФ- и ИК-диапазонах. Оказалось, что космическая пыль особенно эффективно «крадёт» из звёздных спектров фотоны с длинами волн около 200 нм и 10 мкм. Такая избирательность отражает какие-то особенности химического и минерального состава пылинок. В конце 1960-х годов поглощение на 200 нм связали с графитом, а поглощение на 10 мкм (и некоторых других длинах волн) — с минералами из группы силикатов. На этой основе сформировалось представление о межзвёздной пыли как о смеси графитовых (или каких-то иных, но также содержащих углерод) и силикатных частиц. Это представление сохранилось и до сих пор, хотя, конечно, в неоднократно модифицированном и дополненном виде.

Графито-силикатная модель хороша тем, что не только позволяет объяснить характер межзвёздного поглощения, но и проливает некоторый свет на происхождение пылинок. Сейчас большинство специалистов считает, что сконденсировать каменные пылинки в холодном разреженном межзвёздном газе за разумный промежуток времени всё-таки невозможно; нужно искать место поплотнее и погорячее. Таким местом оказались протяжённые атмосферы звёзд, находящихся на последних стадиях эволюции. Пока звезда типа Солнца находится «в расцвете лет», её атмосфера слишком горяча, чтобы в ней могло существовать твёрдое вещество. Однако в финале жизненного пути звезды её атмосфера раздувается и остывает до такой степени, что там уже возможна конденсация пылинок, примерно как сажа конденсируется в недостаточно горячем пламени. Потом свежесформировавшиеся пылинки вместе с веществом звезды разлетаются по межзвёздному пространству.

Долгое время непонятна была причина, по которой пылинки могут собираться в большие облака. Однако в 1960-е и 1970-е годы стало ясно, что пыль на самом деле является лишь незначительной примесью (около 1% по массе) к основному ингредиенту межзвёздного вещества — газу, состоящему главным образом из водорода и гелия. Чтобы оценить масштабы содержания газа в МЗС, наблюдений в видимой части спектра уже недостаточно: газ почти не поглощает звёздный свет, а сам светится только в радиодиапазоне. Но его настолько много, что он своими движениями полностью увлекает пыль. И тёмные пылевые облака на самом деле представляют собой даже не верхушку айсберга, а лишь ничтожный налёт, выдающий присутствие куда более массивных, но невидимых облаков межзвёздного газа.

Это не означает, конечно, что при изучении Вселенной пылью можно пренебречь. Во-первых, её присутствие приходится учитывать при изучении звёзд, чтобы по ошибке не приписать звезде свойства пылинок, блокирующих её излучение. Во-вторых, пыль играет важную роль в терморегуляции межзвёздной среды, действуя в качестве мощного теплоотвода. В-третьих, она оказывается катализатором в межзвёздных химических реакциях, позволяя формироваться сложным органическим соединениям. В-четвёртых, космические пылинки служат исходным сырьём для образования планет, на одной из которых — состоящей из мириадов слипшихся космических пылинок — мы с вами обитаем. Наконец, углерод, из которого состоим мы сами, тоже в прошлом мог входить в состав межзвёздных углеродных пылинок.

Конечно, вопрос о роли, которую космическая пыль играет в появлении жизни, остаётся открытым. Но в любом случае приходится признать, что угольная фантазия средневековых мореплавателей оказалась на удивление провидческой.

Исследование космической (метеорной ) пыли на поверхности Земли : обзор проблемы

А .П . Бояркина, Л .М . Гиндилис

Космическая пыль как астрономический фактор

Под космической пылью понимают частицы твердого вещества размером от долей микрона до нескольких микрон. Пылевая материя - один из важных компонентов космического пространства. Она заполняет межзвездное, межпланетное и околоземное пространство, пронизывает верхние слои земной атмосферы и выпадает на поверхность Земли в виде так называемой метеорной пыли, являясь одной из форм материального (вещественного и энергетического) обмена в системе «Космос - Земля». При этом она оказывает влияние на целый ряд процессов, происходящих на Земле.

Пылевая материя в межзвездном пространстве

Межзвездная среда состоит из газа и пыли, перемешанных в отношении 100:1 (по массе), т.е. масса пыли составляет 1% от массы газа. Средняя плотность газа составляет 1 атом водорода на кубический сантиметр или 10 -24 г/cм 3 . Плотность пыли соответственно в 100 раз меньше. Несмотря на столь ничтожную плотность, пылевая материя оказывает существенное влияние на процессы, происходящие в Космосе. Прежде всего, межзвездная пыль поглощает свет, из-за этого удаленные объекты, расположенные вблизи плоскости галактики (где концентрация пыли наибольшая), в оптической области не видны. Например, центр нашей Галактики наблюдается только в инфракрасной области, радиодиапазоне и рентгене. А другие галактики могут наблюдаться в оптическом диапазоне, если они расположены вдали от галактической плоскости, на высоких галактических широтах. Поглощение света пылью приводит к искажению расстояний до звезд, определяемых фотометрическим способом. Учет поглощения составляет одну из важнейших задач наблюдательной астрономии. При взаимодействии с пылью изменяется спектральный состав и поляризация света.

Газ и пыль в галактическом диске распределены неравномерно, образуя отдельные газопылевые облака, концентрация пыли в них приблизительно в 100 раз выше, чем в межоблачной среде. Плотные газопылевые облака не пропускают свет звезд, находящихся за ними. Поэтому они выглядят как темные области на небе, которые получили название темные туманности. Примером может служить область «Угольного мешка» в Млечном Пути или туманность «Конская голова» в созвездии Ориона. Если вблизи газопылевого облака находятся яркие звезды, то благодаря рассеянию света на частицах пыли такие облака светятся, они получили название отражательных туманностей. Примером может служить отражательная туманность в скоплении Плеяды. Наиболее плотными являются облака молекулярного водорода H 2 , плотность их в 10 4 -10 5 раз выше, чем в облаках атомарного водорода. Соответственно и плотность пыли во столько же раз выше. Помимо водорода молекулярные облака содержат десятки других молекул. Пылевые частицы являются ядрами конденсации молекул, на их поверхности происходят химические реакции с образованием новых, более сложных молекул. Молекулярные облака - область интенсивного звездообразования.

По составу межзвездные частицы состоят из тугоплавкого ядра (силикаты, графит, карбид кремния, железо) и оболочки из летучих элементов (H, H 2 , O, OH, H 2 O). Имеются также очень маленькие силикатные и графитовые частицы (без оболочки) размером порядка сотых долей микрона. Согласно гипотезе Ф.Хойла и Ч.Викрамасинга значительная доля межзвездной пыли, до 80%, состоит из бактерий.

Межзвездная среда непрерывно пополняется за счет притока вещества при сбросе оболочек звезд на поздних стадиях их эволюции (особенно при вспышках сверхновых). С другой стороны, она сама является источником образования звезд и планетных систем.

Пылевая материя в межпланетном и околоземном пространстве

Межпланетная пыль образуется главным образом в процессе распада периодических комет, а также при дроблении астероидов. Образование пыли происходит непрерывно, и также непрерывно идет процесс выпадения пылинок на Солнце под действием радиационного торможения. В результате образуется постоянно обновляющаяся пылевая среда, заполняющая межпланетное пространство и находящаяся в состоянии динамического равновесия. Плотность ее хотя и выше чем в межзвездном пространстве, но все же очень мала: 10 -23 -10 -21 г/см 3 . Тем не менее, она заметно рассеивает солнечный свет. При его рассеянии на частицах межпланетной пыли возникают такие оптические явления, как зодиакальный свет, фраунгоферова составляющая солнечной короны, зодиакальная полоса, противосияние. Рассеянием на пылинках обусловлена и зодиакальная составляющая свечения ночного неба.

Пылевая материя в Солнечной системе в сильной степени концентрируется к эклиптике. В плоскости эклиптики ее плотность убывает приблизительно пропорционально расстоянию от Солнца. Вблизи Земли, а также вблизи других больших планет концентрация пыли под действием их притяжения увеличивается. Частицы межпланетной пыли движутся вокруг Солнца по сокращающимся (вследствие радиационного торможения) эллиптическим орбитам. Скорость их движения составляет несколько десятков километров в секунду. При столкновении с твердыми телами, в том числе с космическими аппаратами, они вызывают заметную эрозию поверхности.

Сталкиваясь с Землей и сгорая в ее атмосфере на высоте около 100 км, космические частицы вызывают хорошо известное явление метеоров (или «падающих звезд»). На этом основании они получили название метеорных частиц, и весь комплекс межпланетной пыли часто называют метеорной материей или метеорной пылью. Большинство метеорных частиц представляют собой рыхлые тела кометного происхождения. Среди них выделяют две группы частиц: пористые частицы плотностью от 0,1 до 1 г/см 3 и так называемые пылевые комочки или пушистые хлопья, напоминающие снежинки с плотностью менее 0,1 г/см 3 . Кроме того, реже встречаются более плотные частицы астероидального типа плотностью более 1 г/см 3 . На больших высотах преобладают рыхлые метеоры, на высоте ниже 70 км - астероидальные частицы со средней плотностью 3,5 г/см 3 .

В результате дробления рыхлых метеорных тел кометного происхождения на высотах 100-400 км от поверхности Земли образуется достаточно плотная пылевая оболочка, концентрация пыли в которой в десятки тысяч раз выше, чем в межпланетном пространстве. Рассеяние солнечного света в этой оболочке обусловливает сумеречное свечение неба при погружении солнца под горизонт ниже 100 º .

Наиболее крупные и наиболее мелкие метеорные тела астероидального типа достигают поверхности Земли. Первые (метеориты) достигают поверхности в силу того, что они не успевают полностью разрушиться и сгореть при полете сквозь атмосферу; вторые - в силу того, что их взаимодействие с атмосферой, благодаря ничтожной массе (при достаточно большой плотности), происходит без заметного разрушения.

Выпадение космической пыли на поверхность Земли

Если метеориты уже давно были в поле зрения науки, то космическая пыль долгое время не привлекала внимание ученых.

Понятие о космической (метеорной) пыли было введено в науку во второй половине XIX столетия, когда известный голландский полярный исследователь Норденшельд (A.E. Nordenskjöld) обнаружил на поверхности льда пыль предположительно космического происхождения . Приблизительно в то же время, в середине 70-х годов XIX столетия Муррей (I. Murray) описал округлые магнетитовые частицы, обнаруженные в отложениях глубоководных осадков Тихого океана , происхождение которых также связывалось с космической пылью. Однако эти предположения долгое время не находили подтверждения, оставаясь в рамках гипотезы. Вместе с тем и научное изучение космической пыли продвигалось крайне медленно, на что указывал академик В.И. Вернадский в 1941 г. .

Впервые он обратил внимание на проблему космической пыли в 1908 г. и затем возвращался к ней в 1932 и 1941 годах . В работе «Об изучении космической пыли» В.И. Вернадский писал: «…Земля связана с космическими телами и с космическим пространством не только обменом разных форм энергии. Она теснейшим образом связана с ними материально… Среди материальных тел, падающих на нашу планету из космического пространства, доступны нашему непосредственному изучению преимущественно метеориты и обычно к ним причисляемая космическая пыль… Метеориты - и по крайней мере в некоторой своей части связанные с ними болиды - являются для нас всегда неожиданными в своем проявлении… Иное дело - космическая пыль: все указывает на то, что она падает непрерывно, и возможно, эта непрерывность падения существует в каждой точке биосферы, распределена равномерно на всю планету. Удивительно, что это явление, можно сказать, совсем не изучено и целиком исчезает из научного учета » .

Рассматривая в указанной статье известные наиболее крупные метеориты, В.И. Вернадский особое внимание уделяет Тунгусскому метеориту, поисками которого под его непосредственным руководством занимался Л.А. Кулик. Крупные осколки метеорита не были найдены, и в связи с этим В.И. Вернадский делает предположение, что он «…является новым явлением в летописях науки - проникновением в область земного притяжения не метеорита, а огромного облака или облаков космической пыли, шедших с космической скоростью » .

К этой же теме В.И. Вернадский возвращается в феврале 1941 г. в своем докладе «О необходимости организации научной работы по космической пыли» на заседании Комитета по метеоритам АН СССР . В этом документе, наряду с теоретическими размышлениями о происхождении и роли космической пыли в геологии и особенно в геохимии Земли, он подробно обосновывает программу поисков и сбора вещества космической пыли, выпавшей на поверхность Земли, с помощью которой, считает он, можно решить и ряд задач научной космогонии о качественном составе и «господствующем значении космической пыли в строении Вселенной». Необходимо изучать космическую пыль и учесть ее как источник космической энергии, непрерывно привносимой нам из окружающего пространства. Масса космической пыли, отмечал В.И.Вернадский, обладает атомной и другой ядерной энергией, которая не безразлична в своем бытии в Космосе и в ее проявлении на нашей планете. Для понимания роли космической пыли, подчеркивал он, необходимо иметь достаточный материал для ее исследования. Организация сбора космической пыли и научное исследование собранного материала - есть первая задача, стоящая перед учеными. Перспективными для этой цели В.И. Вернадский считает снеговые и ледниковые природные планшеты высокогорных и арктических областей, удаленных от промышленной деятельности человека.

Великая Отечественная война и смерть В.И. Вернадского, помешали реализации этой программы. Однако она стала актуальной во второй половине ХХ века и способствовала активизации исследований метеорной пыли в нашей стране .

В 1946 г. по инициативе академика В.Г. Фесенкова была организована экспедиция в горы Заилийского Ала-Тау (Северный Тянь-Шань), задачей которой было изучение твердых частиц с магнитными свойствами в снеговых отложениях . Место отбора снега было выбрано на левой боковой морене ледника Туюк-Су (высота 3500 м), большая часть хребтов, окружавших морену, была покрыта снегом, что снижало возможность загрязнения земной пылью. Оно было удалено и от источников пыли, связанных с деятельностью человека, и окружено со всех сторон горами.

Метод сбора космической пыли в снеговом покрове заключался в следующем. С полоски шириной 0,5 м до глубины 0,75 м собирался снег деревянной лопаткой, переносился и перетапливался в алюминиевой посуде, сливался в стеклянную посуду, где в течение 5 часов в осадок выпадала твердая фракция. Затем верхняя часть воды сливалась, добавлялась новая партия талого снега и т.д. В результате было перетоплено 85 ведер снега с общей площади 1,5 м 2 , объемом 1,1 м 3 . Полученный осадок был передан в лабораторию Института астрономии и физики АН Казахской ССР, где вода была выпарена и подверглась дальнейшему анализу. Однако поскольку эти исследования не дали определенного результата, Н.Б. Дивари пришел к выводу, что для отбора проб снега в данном случае лучше использовать либо очень старые слежавшиеся фирны, либо открытые ледники.

Значительный прогресс в изучении космической метеорной пыли наступил в середине ХХ века, когда в связи с запусками искусственных спутников Земли получили развитие прямые методы изучения метеорных частиц - непосредственная их регистрация по числу столкновений с космическим аппаратом или различного вида ловушками (установленными на ИСЗ и геофизических ракетах, запускаемых на высоту несколько сотен километров). Анализ полученных материалов позволил, в частности, обнаружить наличие пылевой оболочки вокруг Земли на высотах от 100 до 300 км над поверхностью (о чем говорилось выше).

Наряду с изучением пыли с помощью космических аппаратов проводилось изучение частиц в нижней атмосфере и различных природных накопителях: в высокогорных снегах, в ледниковом покрове Антарктиды, в полярных льдах Арктики, в торфяных отложениях и глубоководном морском иле. Последние наблюдаются преимущественно в виде так называемых «магнитных шариков», то есть плотных шаровых частиц, обладающих магнитными свойствами. Размер этих частиц от 1 до 300 микрон, масса от 10 -11 до 10 -6 г .

Еще одно направление связано с изучением астрофизических и геофизических явлений, связанных с космической пылью; сюда относятся различные оптические явления: свечение ночного неба, серебристые облака, зодиакальный свет, противосияние и др. Их изучение также позволяет получить важные данные о космической пыли . Исследования метеоров были включены в программу Международного геофизического года 1957-1959 и 1964-1965 гг.

В результате этих работ были уточнены оценки общего притока космической пыли на поверхность Земли. Согласно оценкам Т.Н. Назаровой, И.С. Астаповича и В.В. Федынского, общий приток космической пыли на Землю достигает до 10 7 т/год . По оценке А.Н. Симоненко и Б.Ю. Левина (по данным на 1972 г.) приток космической пыли на поверхность Земли составляет 10 2 -10 9 т/год , по другим, более поздним исследованиям - 10 7 -10 8 т/год .

Продолжались исследования по сбору метеорной пыли. По предложению академика А.П. Виноградова во время 14-й антарктической экспедиции (1968-1969 гг.) проводились работы с целью выявления закономерностей пространственно-временных распределений отложения внеземного вещества в ледниковом покрове Антарктиды . Изучался поверхностный слой снежного покрова в районах станций Молодежная, Мирный, Восток и на участке протяженностью около 1400 км между станциями Мирный и Восток. Отбор проб снега проводился из шурфов глубиной 2-5 м в точках, удаленных от полярных станций. Образцы упаковывались в полиэтиленовые мешки или специальные пластиковые контейнеры. В стационарных условиях образцы растапливались в стеклянной или алюминиевой посуде. Полученную воду фильтровали с помощью разборной воронки через мембранные фильтры (размер пор 0,7 мкм). Фильтры смачивали глицерином и в проходящем свете при увеличении 350Х определяли количество микрочастиц.

Изучались также полярные льды , донные отложения Тихого океана , осадочные породы , солевые отложения . При этом перспективным направлением показали себя поиски оплавленных микроскопических сферических частиц, достаточно легко идентифицируемых среди остальных фракций пыли.

В 1962 г. при Сибирском отделении АН СССР была создана Комиссия по метеоритам и космической пыли, возглавляемая академиком В.С. Соболевым, которая просуществовала до 1990 г. и создание которой было инициировано проблемой Тунгусского метеорита. Работы по изучению космической пыли проводились под руководством академика РАМН Н.В. Васильева.

При оценке выпадений космической пыли, наряду с другими природными планшетами, использовался торф, сложенный мхом сфагнум бурый по методике томского ученого Ю.А. Львова . Этот мох достаточно широко распространен в средней полосе земного шара, минеральное питание получает только из атмосферы и обладает способностью консервировать его в слое, бывшем поверхностным во время попадания на него пыли. Послойная стратификация и датировка торфа позволяет давать ретроспективную оценку ее выпадения. Изучались как сферические частицы размером 7-100 мкм, так и микроэлементный состав торфяного субстрата - функции содержавшейся в нем пыли.

Методика выделения космической пыли из торфа заключается в следующем . На участке верхового сфагнового болота выбирается площадка с ровной поверхностью и торфяной залежью, сложенной мхом сфагнум бурый (Sphagnum fuscum Klingr). С ее поверхности на уровне моховой дернины срезаются кустарнички. Закладывается шурф на глубину до 60 см, у борта его размечается площадка нужного размера (например, 10х10 см), затем с двух или трех его сторон обнажается колонка торфа, разрезается на пласты по 3 см каждый, которые упаковываются в полиэтиленовые пакеты. Верхние 6 слоев (очес) рассматриваются совместно и могут служить для определения возрастных характеристик по методике Е.Я. Мульдиярова и Е.Д. Лапшина . Каждый пласт в лабораторных условиях промывается сквозь сито с диаметром ячей 250 мк в течение не менее 5 мин. Прошедший сквозь сито гумус с минеральными частицами отстаивается до полного выпадения осадка, затем осадок сливается в чашку Петри, где высушивается. Упакованный в кальку, сухой образец удобен для перевозки и для дальнейшего изучения. В соответствующих условиях образец озоляется в тигле и муфельной печи в течение часа при температуре 500-600 град. Зольный остаток взвешивается и подвергается либо осмотру под бинокулярным микроскопом при увеличении в 56 раз на предмет выявления сферических частиц размером 7-100 и более мкм, либо подвергается другим видам анализа. Т.к. минеральное питание этот мох получает только из атмосферы, то его зольная составляющая может являться функцией входящей в ее состав космической пыли.

Так исследования в районе падения Тунгусского метеорита, удаленном от источников техногенного загрязнения на многие сотни километров, позволили оценить приток на поверхность Земли сферических частиц размером 7-100 мкм и более. Верхние слои торфа дали возможность оценить выпадение глобального аэрозоля на время исследования; слои, относящиеся к 1908 г. - вещества Тунгусского метеорита; нижние (доиндустриальные) слои - космической пыли. Приток космических микросферул на поверхность Земли при этом оценивается величиной (2-4)·10 3 т/год , а в целом космической пыли - 1,5·10 9 т/год . Были использованы аналитические методы анализа, в частности нейтронно-активационный, для определения микроэлементного состава космической пыли. По этим данным ежегодно на поверхность Земли выпадает из космического пространства (т/год): железа (2·10 6), кобальта (150), скандия (250) .

Большой интерес в плане указанных выше исследований представляют работы Е.М. Колесникова с соавторами, обнаружившими изотопные аномалии в торфе района падения Тунгусского метеорита, относящиеся к 1908 г. и говорящие, с одной стороны, в пользу кометной гипотезы этого явления, с другой - проливающие свет на кометное вещество, выпавшее на поверхность Земли .

Наиболее полным обзором проблемы Тунгусского метеорита, в том числе его вещества, на 2000 г. следует признать монографию В.А. Бронштэна . Последние данные о веществе Тунгусского метеорита были доложены и обсуждены на Международной конференции «100 лет Тунгусскому феномену», Москва, 26-28 июня 2008 г. . Несмотря на достигнутый прогресс в изучении космической пыли, ряд проблем все еще остается не решенным.

Источники метанаучного знания о космической пыли

Наряду с данными, которые получены современными методами исследования, большой интерес представляют сведения, содержащиеся во вненаучных источниках: «Письмах Махатм», Учении Живой Этики, письмах и трудах Е.И. Рерих (в частности, в ее работе «Изучение свойств человека», где дается обширная программа научных исследований на многие годы вперед) .

Так в письме Кут Хуми 1882 г. редактору влиятельной англоязычной газеты «Пионер» А.П. Синнету (оригинал письма хранится в Британском музее) приводятся следующие данные о космической пыли :

- «Высоко над нашей земной поверхностью воздух пропитан и пространство наполнено магнитной и метеорной пылью, которая даже не принадлежит нашей солнечной системе»;

- «Снег, в особенности в наших северных областях, полон метеорного железа и магнитных частиц, отложения последних находимы даже на дне океанов». «Миллионы подобных метеоров и тончайших частиц достигают нас ежегодно и ежедневно»;

- «каждое атмосферическое изменение на Земле и все пертурбации происходят от соединенного магнетизма» двух больших «масс» - Земли и метеорной пыли;

Существует «земное магнетическое притяжение метеорной пыли и прямое воздействие последней на внезапные изменения температуры, особенно в отношении тепла и холода»;

Т.к. «наша земля со всеми другими планетами несется в пространстве, она получает большую часть космической пыли на свое северное полушарие, нежели на южное»; «…этим объясняется количественное преобладание континентов в северном полушарии и большее изобилие снега и сырости»;

- «Тепло, которое получает земля от лучей солнца, является, в самой большей степени, лишь третью, если не меньше, количества получаемого ею непосредственно от метеоров»;

- «Мощные скопления метеорного вещества» в межзвездном пространстве приводят к искажению наблюдаемой интенсивности звездного света и, следовательно, к искажению расстояний до звезд, полученных фотометрическим путем.

Ряд этих положений опережали науку того времени и были подтверждены последующими исследованиями. Так, исследования сумеречного свечения атмосферы, выполненные в 30-50-х гг. XX века, показали, что, если на высотах меньше 100 км свечение определяется рассеянием солнечного света в газовой (воздушной) среде, то на высотах более 100 км преобладающую роль играет рассеяние на пылинках. Первые наблюдения, выполненные с помощью искусственных спутников, привели к обнаружению пылевой оболочки Земли на высотах несколько сот километров, на что указывается в упомянутом письме Кут Хуми. Особый интерес представляют данные об искажениях расстояний до звезд, полученных фотометрическим путем. По существу это было указанием на наличие межзвездного поглощения, открытого в 1930 г. Тремплером, которое по праву считается одним из важнейших астрономических открытий 20 века. Учет межзвездного поглощения привел к переоценке шкалы астрономических расстояний и, как следствие, к изменению масштаба видимой Вселенной .

Некоторые положения этого письма - о влиянии космической пыли на процессы в атмосфере, в частности на погоду, - не находят пока научного подтверждения. Здесь необходимо дальнейшее изучение.

Обратимся еще к одному источнику метанаучного знания - Учению Живой Этики, созданному Е.И. Рерих и Н.К. Рерихом в сотрудничестве с Гималайскими Учителями - Махатмами в 20-30 годы ХХ века. Первоначально изданные на русском языке книги Живой Этики в настоящее время переведены и изданы на многих языках мира. В них уделяется большое внимание научным проблемам. Нас в данном случае будет интересовать все, что связано с космической пылью.

Проблеме космической пыли, в частности ее притоку на поверхность Земли, в Учении Живой Этики уделяется достаточно много внимания.

«Обращайте внимание на высокие места, подверженные ветрам от снежных вершин. На уровне двадцати четырех тысяч футов можно наблюдать особые отложения метеорной пыли» (1927-1929 гг.) . «Недостаточно изучают аэролиты, еще меньше уделяют внимания космической пыли на вечных снегах и глетчерах. Между тем Космический Океан рисует свой ритм на вершинах» (1930-1931 гг.) . «Пыль метеорная недоступна глазу, но дает очень существенные осадки» (1932-1933 гг.) . «На самом чистом месте самый чистый снег насыщен пылью земной и космической, - так наполнено пространство даже при грубом наблюдении» (1936 г.) .

Вопросам космической пыли большое внимание уделено и в «Космологических записях» Е.И. Рерих (1940 г.) . Следует иметь в виду, что Е.И.Рерих внимательно следила за развитием астрономии и была в курсе последних ее достижений; она критически оценивала некоторые теории того времени (20-30 годы прошлого столетия), например в области космологии, и ее представления подтвердились в наше время . Учение Живой Этики и Космологические записи Е.И. Рерих содержат целый ряд положений о тех процессах, которые сопряжены с выпадением космической пыли на поверхность Земли и которые можно обобщить следующим образом:

На Землю постоянно кроме метеоритов выпадают материальные частицы космической пыли, которые привносят космическое вещество, несущее информацию о Дальних Мирах космического пространства;

Космическая пыль изменяет состав почв, снега, природных вод и растений;

Особенно это относится к местам залегания природных руд, которые не только являются своеобразными магнитами, притягивающими космическую пыль, но и следует ожидать некоторой дифференциации ее в зависимости от вида руды: «Так железо и прочие металлы притягивают метеоры, особенно когда руды находятся в естественном состоянии и не лишены космического магнетизма» ;

Большое внимание в Учении Живой Этики уделяется горным вершинам, которые по утверждению Е.И. Рерих «…являются величайшими магнитными станциями» . «…Космический Океан рисует свой ритм на вершинах» ;

Изучение космической пыли может привести к открытию новых, еще не обнаруженных современной наукой минералов, в частности - металла, обладающего свойствами, помогающими хранить вибрации с дальними мирами космического пространства;

При изучении космической пыли могут быть обнаружены новые виды микробов и бактерий ;

Но что особенно важно, Учение Живой Этики открывает новую страницу научного познания - воздействия космической пыли на живые организмы, в том числе - на человека и его энергетику. Она может оказывать разновидные влияния на организм человека и некоторые процессы на физическом и, особенно, тонком планах .

Эти сведения начинают находить подтверждение в современных научных исследованиях. Так в последние годы на космических пылинках были обнаружены сложные органические соединения и некоторые ученые заговорили о космических микробах . В этом плане особый интерес представляют работы по бактериальной палеонтологии, выполненные в Институте палеонтологии РАН . В этих работах, помимо земных пород, исследовались метеориты. Показано, что найденные в метеоритах микроокаменелости представляют собой следы жизнедеятельности микроорганизмов, часть которых подобна цианобактериям. В ряде исследований удалось экспериментально показать положительное влияние космического вещества на рост растений и обосновать возможность влияния его на организм человека .

Авторы Учения Живой Этики настоятельно рекомендуют организовать постоянное наблюдение за выпадением космической пыли. И в качестве ее природного накопителя использовать ледниковые и снеговые отложения в горах на высоте свыше 7 тыс. м. Рерихи, живя долгие годы в Гималаях, мечтают о создании там научной станции. В письме от 13 октября 1930 г. Е.И. Рерих пишет: «Станция должна развиться в Город Знания. Мы желаем в этом Городе дать синтез достижений, потому все области науки должны быть впоследствии представлены в нем… Изучение новых космических лучей, дающих человечеству новые ценнейшие энергии, возможно только на высотах , ибо все самое тонкое и самое ценное и мощное лежит в более чистых слоях атмосферы. Также разве не заслуживают внимания все метеорические осадки, осаждающиеся на снежных вершинах и несомые в долины горными потоками?» .

Заключение

Изучение космической пыли в настоящее время превратилось в самостоятельную область современной астрофизики и геофизики. Эта проблема особенно актуальна, поскольку метеорная пыль является источником космического вещества и энергии, непрерывно привносимых на Землю из космического пространства и активно влияющих на геохимические и геофизические процессы, а также оказывающих своеобразное воздействие на биологические объекты, в том числе на человека. Эти процессы пока еще почти не изучены. В изучении космической пыли не нашли должного применения ряд положений, содержащихся в источниках метанаучного знания. Метеорная пыль проявляется в земных условиях не только как феномен физического мира, но и как материя, несущая энергетику космического пространства, в том числе - миров иных измерений и иных состояний материи. Учет этих положений требует разработки совершенно новой методики изучения метеорной пыли. Но важнейшей задачей по-прежнему остается сбор и анализ космической пыли в различных природных накопителях.

Список литературы

1. Иванова Г.М., Львов В.Ю., Васильев Н.В., Антонов И.В. Выпадение космического вещества на поверхность Земли - Томск: изд-во Томск. ун-та, 1975. - 120 с.

2. Murray I. On the distribution of volcanic debris over the floor of ocean //Proc. Roy. Soc. Edinburg. - 1876. - Vol. 9.- P. 247-261.

3. Вернадский В.И. О необходимости организованной научной работы по космической пыли //Проблемы Арктики. - 1941. - № 5. - С. 55-64.

4. Вернадский В.И. Об изучении космической пыли //Мироведение. - 1932. - № 5. - С. 32-41.

5. Астапович И.С. Метеорные явления в атмосфере Земли. - М.: Госуд. изд. физ.-мат. литературы, 1958. - 640 с.

6. Флоренский К.П. Предварительные результаты тунгусской метеоритной комплексной экспедиции 1961 г. //Метеоритика. - М.: изд. АН СССР, 1963. - Вып. XXIII. - С. 3-29.

7. Львов Ю.А. О нахождении космического вещества в торфе //Проблема Тунгусского метеорита. - Томск: изд. Томск. ун-та, 1967. - С. 140-144.

8. Виленский В.Д. Сферические микрочастицы в ледниковом покрове Антарктиды //Метеоритика. - М.: «Наука», 1972. - Вып. 31. - С. 57-61.

9. Голенецкий С.П., Степанок В.В. Кометное вещество на Земле //Метеоритные и метеорные исследования. - Новосибирск: «Наука» Сибирское отделение, 1983. - С. 99-122.

10. Васильев Н.В., Бояркина А.П., Назаренко М.К. и др. Динамика притока сферической фракции метеорной пыли на поверхности Земли //Астроном. вестник. - 1975. - Т. IX. - № 3. - С. 178-183.

11. Бояркина А.П., Байковский В.В., Васильев Н.В. и др. Аэрозоли в природных планшетах Сибири. - Томск: изд. Томск. ун-та, 1993. - 157 с.

12. Дивари Н.Б. О сборе космической пыли на леднике Туюк-Су // Метеоритика. - М.: Изд. АН СССР, 1948. - Вып. IV. - С. 120-122.

13. Гиндилис Л.М. Противосияние как эффект рассеяния солнечного света на частицах межпланетной пыли //Астрон. ж. - 1962. - Т. 39. - Вып. 4. - С. 689-701.

14. Васильев Н.В., Журавлев В.К., Журавлева Р.К. и др. Ночные светящиеся облака и оптические аномалии, связанные с падением Тунгусского метеорита. - М.: «Наука», 1965. - 112 с.

15. Бронштэн В.А., Гришин Н.И. Серебристые облака. - М.: «Наука», 1970. - 360 с.

16. Дивари Н.Б. Зодиакальный свет и межпланетная пыль. - М.: «Знание», 1981. - 64 с.

17. Назарова Т.Н. Исследование метеорных частиц на третьем советском искусственном спутнике Земли //Искусственные спутники Земли. - 1960. - № 4. - С. 165-170.

18. Астапович И.С., Федынский В.В. Успехи метеорной астрономии в 1958-1961 гг. //Метеоритика. - М.: Изд. АН СССР, 1963. - Вып. XXIII. - С. 91-100.

19. Симоненко А.Н., Левин Б.Ю. Приток космического вещества на Землю //Метеоритика. - М.: «Наука», 1972. - Вып. 31. - С. 3-17.

20. Hadge P.W., Wright F.W. Studies of particles for extraterrestrial origin. A comparison of microscopic spherules of meteoritic and volcanic origin //J. Geophys. Res. - 1964. - Vol. 69. - № 12. - P. 2449-2454.

21. Parkin D.W., Tilles D. Influx measurement of extraterrestrial material //Science. - 1968. - Vol. 159.- № 3818. - P. 936-946.

22. Ganapathy R. The Tunguska explosion of 1908: discovery of the meteoritic debris near the explosion side and the South pole. - Science. - 1983. - V. 220. - No. 4602. - P. 1158-1161.

23. Hunter W., Parkin D.W. Cosmic dust in recent deep-sea sediments //Proc. Roy. Soc. - 1960. - Vol. 255. - № 1282. - P. 382-398.

24. Sackett W. M. Measured deposition rates of marine sediments and implications for accumulations rates of extraterrestrial dust //Ann. N. Y. Acad. Sci. - 1964. - Vol. 119. - № 1. - P. 339-346.

25. Вийдинг Х.А. Метеорная пыль в низах кембрийских песчаников Эстонии //Метеоритика. - М.: «Наука», 1965. - Вып. 26. - С. 132-139.

26. Utech K. Kosmische Micropartical in unterkambrischen Ablagerungen //Neues Jahrb. Geol. und Palaontol. Monatscr. - 1967. - № 2. - S. 128-130.

27. Иванов А.В., Флоренский К.П. Мелкодисперсное космическое вещество из нижнепермских солей //Астрон. вестник. - 1969. - Т. 3. - № 1. - С. 45-49.

28. Mutch T.A. Abundances of magnetic spherules in Silurian and Permian salt samples //Earth and Planet Sci. Letters. - 1966. - Vol. 1. - № 5. - P. 325-329.

29. Бояркина А.П., Васильев Н.В., Менявцева Т.А. и др. К оценке вещества Тунгусского метеорита в районе эпицентра взрыва //Космическое вещество на Земле. - Новосибирск: «Наука» Сибирское отделение, 1976. - С. 8-15.

30. Мульдияров Е.Я., Лапшина Е.Д. Датировка верхних слоев торфяной залежи, используемой для изучения космических аэрозолей //Метеоритные и метеорные исследования. - Новосибирск: «Наука» Сибирское отделение, 1983. - С. 75-84.

31. Лапшина Е.Д., Бляхорчук П.А. Определение глубины слоя 1908 г. в торфе в связи с поисками вещества Тунгусского метеорита //Космическое вещество и Земля. - Новосибирск: «Наука» Сибирское отделение, 1986. - С. 80-86.

32. Бояркина А.П., Васильев Н.В., Глухов Г.Г. и др. К оценке космогенного притока тяжелых металлов на поверхность Земли //Космическое вещество и Земля. - Новосибирск: «Наука» Сибирское отделение, 1986. - С. 203 - 206.

33. Колесников Е.М. О некоторых вероятных особенностях химического состава Тунгусского космического взрыва 1908 г. // Взаимодействие метеоритного вещества с Землей. - Новосибирск: «Наука» Сибирское отделение, 1980. - С. 87-102.

34. Колесников Е.М., Бёттгер Т., Колесникова Н.В., Юнге Ф. Аномалии в изотопном составе углерода и азота торфов района взрыва Тунгусского космического тела 1908 г. //Геохимия. - 1996. - Т. 347. - № 3. - С. 378-382.

35. Бронштэн В.А. Тунгусский метеорит: история исследования. - М.: А.Д. Сельянов, 2000. - 310 с.

36. Труды Международной конференции «100 лет Тунгусскому феномену», Москва, 26-28 июня 2008 г.

37. Рерих Е.И. Космологические записи //У порога нового мира. - М.: МЦР. Мастер-Банк, 2000. - С. 235 - 290.

38. Чаша Востока. Письма Махатмы. Письмо XXI 1882 г. - Новосибирск: Сибирское отд. изд. «Детская литература», 1992. - С. 99-105.

39. Гиндилис Л.М. Проблема сверхнаучного знания //Новая Эпоха. - 1999. - № 1. - С. 103; № 2. - С. 68.

40. Знаки Агни-Йоги. Учение Живой Этики. - М.: МЦР, 1994. - С. 345.

41. Иерархия. Учение Живой Этики. - М.: МЦР, 1995. - С.45

42. Мир Огненный. Учение Живой Этики. - М.: МЦР, 1995. - Ч. 1.

43. Аум. Учение Живой Этики. - М.: МЦР, 1996. - С. 79.

44. Гиндилис Л.М. Читая письма Е.И. Рерих: конечна или бесконечна Вселенная? //Культура и Время. - 2007. - № 2. - С. 49.

45. Рерих Е.И. Письма. - М.: МЦР, Благотворительный фонд им. Е.И. Рерих, Мастер-Банк, 1999. - Т. 1. - С. 119.

46. Сердце. Учение Живой Этики. - М.: МЦР. 1995. - С. 137, 138.

47. Озарение. Учение Живой Этики. Листы Сада Мории. Книга вторая. - М.: МЦР. 2003. - С. 212, 213.

48. Божокин С.В. Свойства космической пыли //Соросовский образовательный журнал. - 2000. - Т. 6. - № 6. - С. 72-77.

49. Герасименко Л.М., Жегалло Е.А., Жмур С.И. и др. Бактериальная палеонтология и исследования углистых хондритов //Палеонтологический журнал. -1999. - № 4. - C. 103-125.

50. Васильев Н.В., Кухарская Л.К., Бояркина А.П. и др. О механизме стимуляции роста растений в районе падения Тунгусского метеорита //Взаимодействие метеорного вещества с Землей. - Новосибирск: «Наука» Сибирское отделение, 1980. - С. 195-202.

КОСМИЧЕСКАЯ ПЫЛЬ, твёрдые частицы с характерными размерами от около 0,001 мкм до около 1 мкм (и, возможно, до 100 мкм и более в межпланетной среде и протопланетных дисках), обнаруженные почти во всех астрономических объектах: от Солнечной системы до очень далёких галактик и квазаров. Характеристики пыли (концентрация частиц, химический состав, размер частиц и т. д.) значительно меняются от одного объекта к другому, даже для объектов одного типа. Космическая пыль рассеивает и поглощает падающее излучение. Рассеянное излучение с той же длиной волны, что и падающее, распространяется во все стороны. Излучение, поглощённое пылинкой, трансформируется в тепловую энергию, и частица излучает обычно в более длинноволновой области спектра по сравнению с падающим излучением. Оба процесса дают вклад в экстинкцию - ослабление излучения небесных тел пылью, находящейся на луче зрения между объектом и наблюдателем.

Пылевые объекты исследуют почти во всём диапазоне электромагнитных волн - от рентгеновского до миллиметрового. Электрическое дипольное излучение быстро вращающихся ультрамелких частиц, по-видимому, даёт некоторый вклад в микроволновое излучение на частотах 10-60 ГГц. Важную роль играют лабораторные эксперименты, в которых измеряют показатели преломления, а также спектры поглощения и матрицы рассеяния частиц - аналогов космических пылинок, моделируют процессы образования и роста тугоплавких пылинок в атмосферах звёзд и протопланетных дисках, изучают образование молекул и эволюцию летучих пылевых компонентов в условиях, похожих на существующие в тёмных межзвёздных облаках.

Космическую пыль, находящуюся в различных физических условиях, непосредственно изучают в составе упавших на поверхность Земли метеоритов, в верхних слоях земной атмосферы (межпланетная пыль и остатки небольших комет), при полётах КА к планетам, астероидам и кометам (околопланетная и кометная пыль) и за пределы гелиосферы (межзвёздная пыль). Наземные и космические дистанционные наблюдения космической пыли охватывают Солнечную систему (межпланетная, околопланетная и кометная пыль, пыль около Солнца), межзвёздную среду нашей Галактики (межзвёздная, околозвёздная и небулярная пыль) и других галактик (внегалактическая пыль), а также очень удалённые объекты (космологическая пыль).

Частицы космической пыли в основном состоят из углеродистых веществ (аморфный углерод, графит) и магниево-железистых силикатов (оливины, пироксены). Они конденсируются и растут в атмосферах звёзд поздних спектральных классов и в протопланетарных туманностях, а затем выбрасываются в межзвёздную среду давлением излучения. В межзвёздных облаках, особенно плотных, тугоплавкие частицы продолжают расти в результате аккреции атомов газа, а также при столкновении и слипании частиц друг с другом (коагуляции). Это ведёт к появлению оболочек из летучих веществ (в основном льдов) и к образованию пористых агрегатных частиц. Разрушение пылинок происходит в результате распыления в ударных волнах, возникающих после вспышек сверхновых звёзд, или испарения в процессе звездообразования, начавшемся в облаке. Оставшаяся пыль продолжает эволюционировать вблизи сформировавшейся звезды и позднее проявляется в форме межпланетного пылевого облака или кометных ядер. Парадоксально, но вокруг проэволюционировавших (старых) звёзд пыль является «свежей» (недавно образовавшейся в их атмосфере), а вокруг молодых звёзд - старой (проэволюционировавшей в составе межзвёздной среды). Предполагается, что космологическая пыль, возможно существующая в удалённых галактиках, сконденсировалась в выбросах вещества после взрывов массивных сверхновых звёзд.

Лит. смотри при ст. Межзвёздная пыль.

В течение 2003–2008гг. группа российских и австрийских ученых при участии Хайнца Кольманна, известного палеонтолога, куратора Национального парка «Айзенвурцен», проводила изучение катастрофы, случившейся 65 млн. лет назад, когда на Земле вымерло более 75% всех организмов, в том числе и динозавры. Большинство исследователей считают, что вымирание было связано с падением астероида, хотя есть и другие точки зрения.

Следы этой катастрофы в геологических разрезах представлены тонким слоем черных глин мощностью от 1 до 5 см. Один из таких разрезов находится в Австрии, в Восточных Альпах, в Национальном парке недалеко от маленького городка Гамс, расположенного в 200 км к юго-западу от Вены. В результате изучения образцов из этого разреза c помощью сканирующего электронного микроскопа обнаружены необычные по форме и составу частицы, которые в наземных условиях не образуются и относятся к космической пыли.

Космическая пыль на Земле

Впервые следы космического вещества на Земле обнаружены в красных глубоководных глинах английской экспедицией, исследовавшей дно Мирового океана на судне «Челленджер» (1872–1876). Их описали Меррей и Ренард в 1891 г. На двух станциях в южной части Тихого океана при драгировании с глубины 4300 м были подняты образцы железомарганцевых конкреций и магнитных микросфер диаметром до 100 мкм, получивших впоследствии название «космические шарики». Однако детально микросферы железа, поднятые экспедицией на «Челленджере», были исследованы только в последние годы. Выяснилось, что шарики на 90% состоят из металлического железа, на 10% – из никеля, а их поверхность покрыта тонкой корочкой оксида железа.

Рис. 1. Монолит из разреза Гамс 1, подготовленный для отбора образцов. Латинскими буквами обозначены слои разного возраста. Переходный слой глины между меловым и палеогеновым периодами (возраст около 65 млн. лет), в котором найдено скопление металлических микросфер и пластин отмечен буквой «J». Фото А.Ф. Грачёва

С обнаружением загадочных шариков в глубоководных глинах, собственно, и связано начало изучения космического вещества на Земле. Однако взрыв интереса исследователей к этой проблеме произошел после первых запусков космических аппаратов, с помощью которых стало возможным отбирать лунный грунт и образцы пылевых частиц из разных участков Солнечной системы. Важное значение имели также работы К.П. Флоренского (1963), изучавшего следы Тунгусской катастрофы, и Е.Л. Кринова (1971), исследовавшего метеорную пыль на месте падения Сихотэ-Алиньского метеорита.

Интерес исследователей к металлическим микросферам привел к тому, что их стали обнаруживать в осадочных породах разного возраста и происхождения. Металлические микросферы найдены во льдах Антарктики и Гренландии, в глубоководных океанических осадках и марганцевых конкрециях, в песках пустынь и приморских пляжей. Часто встречаются они в метеоритных кратерах и рядом с ними.

В последнее десятилетие металлические микросферы внеземного происхождения находят в осадочных породах разного возраста: от нижнего кембрия (около 500 млн. лет назад) до современных образований.

Данные о микросферах и других частицах из древних отложений позволяют судить об объемах, а также о равномерности или неравномерности поступления космического вещества на Землю, об изменении состава поступавших на Землю частиц из космоса и о первоисточниках этого вещества. Это важно, поскольку эти процессы влияют на развитие жизни на Земле. Многие из этих вопросов еще далеки от разрешения, однако накопление данных и всестороннее их изучение, несомненно, позволит ответить на них.

Сейчас известно, что общая масса пыли, обращающейся внутри земной орбиты, порядка 1015 т. На поверхность Земли ежегодно выпадает от 4 до 10 тыс. т космического вещества. 95% падающего на поверхность Земли вещества составляют частицы размером 50–400 мкм. Вопрос же о том, как меняется во времени скорость поступления космического вещества на Землю, остается спорным до сих пор, несмотря на множество исследований, проведенных в последние 10 лет.

Исходя из размеров частиц космической пыли, в настоящее время выделяют собственно межпланетную космическую пыль размером менее 30 мкм и микрометеориты крупнее 50 мкм. Еще раньше Е.Л. Кринов предложил мельчайшие оплавленные с поверхности осколочки метеорного тела называть микрометеоритами.

Строгие критерии разграничения космической пыли и метеоритных частиц пока не разработаны, и даже на примере изученного нами разреза Гамс показано, что металлические частицы и микросферы разнообразнее по форме и составу, чем предусмотрено имеющимися классификациями. Практически идеальная сферическая форма, металлический блеск и магнитные свойства частиц рассматривались как доказательство их космического происхождения. По мнению геохимика Э.В. Соботовича, «единственным морфологическим критерием оценки космогенности исследуемого материала является наличие оплавленных шариков, в том числе магнитных». Однако помимо формы, крайне разнообразной, принципиально важен химический состав вещества. Исследователи выяснили, что наряду с микросферами космического происхождения существует огромное количество шариков иного генезиса – связанные с вулканической деятельностью, жизнедеятельностью бактерий или метаморфизмом. Известны данные о том, что железистые микросферы вулканогенного происхождения значительно реже бывают идеальной сферической формы и к тому же имеют повышенную примесь титана (Ti) (более 10%).

Российско-австрийская группа геологов и съемочная группа Венского телевидения на разрезе Гамс в Восточных Альпах. На переднем плане – А.Ф.Грачев

Происхождение космической пыли

Вопрос о происхождении космической пыли по-прежнему предмет дискуссии. Профессор Э.В. Соботович полагал, что космическая пыль может представлять собой остатки первоначального протопланетного облака, против чего в 1973 г. возражали Б.Ю. Левин и А.Н. Симоненко, считая, что мелкодисперсное вещество не могло долго сохраняться (Земля и Вселенная, 1980, № 6).

Существует и другое объяснение: образование космической пыли связано с разрушением астероидов и комет. Как отмечал Э.В. Соботович, если количество космической пыли, поступающей на Землю, не меняется во времени, то правы Б.Ю. Левин и А.Н. Симоненко.

Несмотря на большое число исследований, ответ на этот принципиальный вопрос в настоящее время не может быть дан, ибо количественных оценок очень мало, а их точность дискусcионна. В последнее время данные изотопных исследований по программе NASA частиц космической пыли, отобранных в стратосфере, позволяют предполагать существование частиц досолнечного происхождения. В составе этой пыли были обнаружены такие минералы, как алмаз, муассанит (карбид кремния) и корунд, которые по изотопам углерода и азота позволяют относить их образование ко времени до формирования Солнечной системы.

Важность изучения космической пыли в геологическом разрезе очевидна. В данной статье приведены первые результаты исследования космического вещества в переходном слое глин на границе мела и палеогена (65 млн. лет назад) из разреза Гамс, в Восточных Альпах (Австрия).

Общая характеристика разреза Гамс

Частицы космического происхождения получены из нескольких разрезов переходных слоев между мелом и палеогеном (в германоязычной литературе – граница К/Т), расположенных недалеко от альпийской деревни Гамс, где одноименная река в нескольких местах вскрывает эту границу.

В разрезе Гамс 1 из обнажения был вырезан монолит, в котором граница К/T выражена очень хорошо. Его высота – 46 см, ширина – 30 см в нижней части и 22 см – в верхней, толщина – 4 см. Для общего изучения разреза монолит был разделен через 2 см (снизу вверх) на слои, обозначенные буквами латинского алфавита (A, B,C…W), а в пределах каждого слоя также через 2 см проведена маркировка цифрами (1, 2, 3 и т.д.). Более детально изучался переходный слой J на границе К/T, где были выделены шесть субслоев мощностью около 3 мм.

Результаты исследований, полученные в разрезе Гамс 1, во многом повторены при изучении другого разреза – Гамс 2. В комплекс исследований входило изучение шлифов и мономинеральных фракций, их химический анализ, а также рентгено-флуоресцентный, нейтронно-активиационный и рентгено-структурный анализы, изотопный анализ гелия, углерода и кислорода, определение состава минералов на микрозонде, магнитоминералогический анализ.

Многообразие микрочастиц

Железные и никелевые микросферы из переходного слоя между мелом и палеогеном в разрезе Гамс: 1 – микросфера Fe с грубой сетчато-бугристой поверхностью (верхняя часть переходного слоя J); 2 – микросфера Fe с грубой продольно-параллельной поверхностью (нижняя часть переходного слоя J); 3 – микросфера Fe с элементами кристаллографической огранки и грубой ячеисто-сетчатой текстурой поверхности (слой M); 4 – микросфера Fe с тонкой сетчатой поверхностью (верхняя часть переходного слоя J); 5 – микросфера Ni с кристаллитами на поверхности (верхняя часть переходного слоя J); 6 – агрегат спекшихся микросфер Ni с кристаллитами на поверхности (верхняя часть переходного слоя J); 7 – агрегат микросфер Ni с микроалмазами (С; верхняя часть переходного слоя J); 8, 9 – характерные формы металлических частиц из переходного слоя между мелом и палеогеном в разрезе Гамс в Восточных Альпах.

В переходном слое глины между двумя геологическими границами – мелом и палеогеном, а также на двух уровнях в вышележащих отложениях палеоцена в разрезе Гамс найдено множество металлических частиц и микросфер космического происхождения. Они значительно разнообразнее по форме, текстуре поверхности и химическому составу, чем все известные до сих пор в переходных слоях глины этого возраста в других регионах мира.

В разрезе Гамс космическое вещество представлено мелкодисперсными частицами различной формы, среди которых наиболее распространенными являются магнитные микросферы размером от 0.7 до 100 мкм, состоящие на 98% из чистого железа. Такие частицы в виде шариков или микросферул в большом количестве встречены не только в слое J, но и выше, в глинах палеоцена (слои K и М).

Микросферы состоят из чистого железа или магнетита, некоторые из них имеют примеси хрома (Cr), сплава железа и никеля (аваруита), а также из чистого никеля (Ni). Некоторые частицы Fe-Ni содержат примесь молибдена (Mo). В переходном слое глины между мелом и палеогеном все они обнаружены впервые.

Никогда прежде не попадались и частицы с высоким содержанием никеля и значительной примесью молибдена, микросферы с наличием хрома и куски спиралевидного железа. Кроме металлических микросфер и частиц в переходном слое глины в Гамсе обнаружены Ni-шпинель, микроалмазы с микросферами чистого Ni, а также рваные пластины Au, Cu, которые не встречены в ниже- и вышележащих отложениях.

Характеристика микрочастиц

Металлические микросферы в разрезе Гамс присутствуют на трех стратиграфических уровнях: в переходном слое глины сосредоточены разнообразные по форме железистые частицы, в вышележащих мелкозернистых песчаниках слоя K, а третий уровень образуют алевролиты слоя M.

Некоторые сферы имеют гладкую поверхность, другие - сетчато-бугристую поверхность, третьи покрыты сеткой мелких полигональных или системой параллельных трещин, отходящих от одной магистральной трещины. Они бывают полыми, скорлуповидными, заполненными глинистым минералом, могут иметь и внутреннее концентрическое строение. Металлические частицы и микросферы Fe встречаются по всему переходному слою глины, но в основном сосредоточены на нижних и средних горизонтах.

Микрометеориты представляют собой оплавленные частицы чистого железа или железо-никелевого сплава Fe-Ni (аваруит); их размеры – от 5 до 20 мкм. Многочисленные частицы аваруита приурочены к верхнему уровню переходного слоя J, тогда как чисто железистые присутствуют в нижней и верхней частях переходного слоя.

Частицы в виде пластин с поперечно-бугристой поверхностью состоят только из железа, их ширина – 10–20 мкм, длина – до 150 мкм. Они слегка дугообразно изогнуты и встречаются в основании переходного слоя J. В его нижней части также встречены пластины Fe-Ni с примесью Mo.

Пластины из сплава железа и никеля имеют удлиненную форму, слегка изогнуты, с продольными бороздками на поверхности, размеры колеблются в длину от 70 до 150 мкм при ширине около 20 мкм. Чаще они встречаются в нижней и средней частях переходного слоя.

Железистые пластины с продольными бороздками по форме и размерам идентичны пластинам сплава Ni-Fe. Они приурочены к нижней и средней частям переходного слоя.

Особый интерес представляют частицы чистого железа, имеющие форму правильной спирали и изогнутые в виде крючка. В основном они состоят из чистого Fe, редко это сплав Fe-Ni-Mo. Частицы спиралевидного железа встречаются в верхней части переходного слоя J и в вышележащем прослое песчаника (слой K). Спиралевидная частица Fe-Ni-Mo найдена в основании переходного слоя J.

В верхней части переходного слоя J присутствовало несколько зерен микроалмазов, спекшихся с Ni-микросферами. Микрозондовые исследования никелевых шариков, проведенные на двух приборах (с волновыми и энергодисперсионными спектрометрами), показали, что эти шарики состоят из практически чистого никеля под тонкой пленкой окиси никеля. Поверхность всех никелевых шариков усеяна четкими кристаллитами с выраженными двойниками размером 1–2 мкм. Столь чистый никель в виде шариков с хорошо раскристаллизованной поверхностью не встречается ни в магматических породах, ни в метеоритах, где никель обязательно содержит значимое количество примесей.

При изучении монолита из разреза Гамс 1 шарики чистого Ni встречены только в самой верхней части переходного слоя J (в самой верхней его части – очень тонком осадочном слое J 6, толщина которого не превышает 200 мкм), а по данным термагнитного анализа металлический никель присутствует в переходном слое, начиная с субслоя J4. Здесь наряду с шариками Ni обнаружены и алмазы. В слое, снятом с кубика площадью 1 см2, количество найденных зерен алмаза исчисляется десятками (с размером от долей микронов до десятков микронов), а никелевых шариков таких же размеров – сотнями.

В образцах верхней части переходного слоя, взятых непосредственно из обнажения, были обнаружены алмазы с мелкими частицами никеля на поверхности зерна. Существенно, что при изучении образцов из этой части слоя J, выявлено также присутствие и минерала муассанита. Ранее микроалмазы были найдены в переходном слое на границе мела и палеогена в Мексике.

Находки в других районах

Микросферы Гамса с концентрическим внутренним строением аналогичны тем, что были добыты экспедицией «Челленджер» в глубоководных глинах Тихого океана.

Частицы железа неправильной формы с оплавленными краями, а также в виде спиралей и изогнутых крючков и пластин обладают большим сходством с продуктами разрушения падающих на Землю метеоритов, их можно рассматривать как метеоритное железо. К этой же категории могут быть отнесены частицы аваруита и чистого никеля.

Изогнутые железные частицы близки разнообразным формам слез Пеле – капель лавы (лапиллей), которые выбрасывают в жидком состоянии вулканы из жерла при извержениях.

Таким образом, переходный слой глины в Гамсе имеет гетерогенное строение и отчетливо подразделяется на две части. В нижней и средней частях преобладают частицы и микросферы железа, тогда как верхняя часть слоя обогащена никелем: частицами аваруита и микросферами никеля с алмазами. Это подтверждается не только распределением частиц железа и никеля в глине, но также данными химического и термомагнитного анализов.

Сравнение данных термомагнитного анализа и микрозондового анализа свидетельствует о чрезвычайной неоднородности в распределении никеля, железа и их сплава в пределах слоя J, однако по результатам термомагнитного анализа чистый никель фиксируется только, со слоя J4. Обращает на себя внимание и то, что спиралевидное железо встречается преимущественно в верхней части слоя J и продолжает встречаться в перекрывающем его слое K, где, однако, мало частиц Fe, Fe-Ni изометричной или пластинчатой формы.

Подчеркнем, что столь явная дифференциация по железу, никелю, иридию, проявленная в переходном слое глины в Гамсе, имеется и в других районах. Так, в американском штате Нью-Джерси в переходном (6 см) сферуловом слое иридиевая аномалия резко проявилась в его основании, а ударные минералы сосредоточены только в верхней (1 см) части этого слоя. На Гаити на границе мела и палеогена и в самой верхней части сферулового слоя отмечается резкое обогащение Ni и ударным кварцем.

Фоновое явление для Земли

Многие особенности найденных сферул Fe и Fe-Ni аналогичны шарикам, обнаруженным экспедицией «Челленджер» в глубоководных глинах Тихого океана, в районе Тунгусской катастрофы и местах падения Сихотэ-Алиньского метеорита и метеорита Нио в Японии, а также в осадочных горных породах разного возраста из многих районов мира. Кроме районов Тунгусской катастрофы и падения Сихотэ-Алиньского метеорита, во всех других случаях образование не только сферул, но и частиц различной морфологии, состоящих из чистого железа (иногда с содержанием хрома) и сплава никеля с железом, никакой связи с импактным событием не имеет. Мы рассматриваем появление таких частиц как результат падения на поверхность Земли космической межпланетной пыли – процесса, который непрерывно продолжается с момента образования Земли и представляет собой своего рода фоновое явление.

Многие частицы, изученные в разрезе Гамс близки по составу к валовому химическому составу метеоритного вещества в месте падения Сихотэ-Алиньского метеорита (по данным Е.Л. Кринова, это 93.29% железа, 5.94% никеля, 0.38% кобальта).

Присутствие молибдена в некоторых частицах не является неожиданным, поскольку его включают метеориты многих типов. Содержание молибдена в метеоритах (железных, каменных и углистых хондритах) находится в пределах от 6 до 7 г/т. Самым важным стала находка молибденита в метеорите Алленде в виде включения в сплаве металла следующего состава (вес.%): Fe – 31.1, Ni – 64.5, Co – 2.0, Cr – 0.3, V – 0.5, P – 0.1. Следует отметить, что самородный молибден и молибденит были обнаружены и в лунной пыли, отобранной автоматическими станциями «Луна-16», «Луна-20» и «Луна-24».

Впервые найденные шарики чистого никеля с хорошо раскристаллизованной поверхностью не известны ни в магматических породах, ни в метеоритах, где никель обязательно содержит значимое количество примесей. Такая структура поверхности никелевых шариков могла возникнуть в случае падения астероида (метеорита), которое привело к выделению энергии, позволившей не только расплавить материал упавшего тела, но и испарить его. Пары металла могли быть подняты взрывом на большую высоту (вероятно, на десятки километров), где и происходила кристаллизация.

Частицы, состоящие из аваруита (Ni3Fe), найдены вместе с металлическими шариками никеля. Они относятся к метеорной пыли, а оплавленные частицы железа (микрометеориты) следует рассматривать как «метеоритную пыль» (по терминологии Е.Л. Кринова). Кристаллы алмаза, встреченные вместе с шариками никеля, вероятно, возникли в результате абляции (плавления и испарения) метеорита из того же облака пара при его последующем охлаждении. Известно, что синтетические алмазы получают методом спонтанной кристаллизации из раствора углерода в расплаве металлов (Ni, Fe) выше линии фазового равновесия графит–алмаз в форме монокристаллов, их сростков, двойников, поликристаллических агрегатов, каркасных кристаллов, кристаллов игольчатой формы, неправильных зерен. Практически все из перечисленных типоморфных особенностей кристаллов алмаза были обнаружены в изученном образце.

Это позволяет сделать вывод о схожести процессов кристаллизации алмаза в облаке никель-углеродного пара при его охлаждении и спонтанной кристаллизации из раствора углерода в расплаве никеля в экспериментах. Однако окончательный вывод о природе алмаза можно будет сделать после детальных изотопных исследований, для чего необходимо получить достаточно большое количество вещества.

Таким образом, изучение космического вещества в переходном глинистом слое на границе мела и палеогена показало его присутствие во всех частях (от слоя J1 до слоя J6), но признаки импактного события фиксируются только со слоя J4, возраст которого 65 млн. лет. Этот слой космической пыли можно сопоставить со временем гибели динозавров.

А.Ф.ГРАЧЁВ доктор геолого-минералогических наук, В.A.ЦЕЛЬМОВИЧ кандидат физико-математических наук, Институт физики Земли РАН (ИФЗ РАН), О.А.КОРЧАГИН кандидат геолого-минералогических наук, Геологический институт РАН (ГИН РАН).

Журнал "Земля и Вселенная" № 5 2008 год.