Seri về thiên thạch của Geoffrey Notkin
Tháng tám 4, 2024
Phần 2 – Phân loại thiên thạch :
Phân loại thiên thạch là một chủ đề phức tạp và mang tính kỹ thuật, bài viết này chỉ nhằm mục đích tóm tắt ngắn gọn về chủ đề này. Phương pháp phân loại đã thay đổi nhiều lần trong những năm qua; đôi khi các thiên thạch đã biết được phân loại lại, và đôi khi các phân lớp hoàn toàn mới được thêm vào. Để đọc thêm, tôi đề xuất bạn đọc The Cambridge Encyclopedia of Meteorites của O. Richard Norton và The Handbook of Iron Meteorites của Vagn Buchwald.
Mặc dù có một số lượng lớn các phân lớp nhỏ nhưng thiên thạch được chia thành ba nhóm chính: sắt, đá và đá – sắt . Hầu như tất cả các thiên thạch đều chứa niken và sắt ngoài Trái đất, phần lớn việc phân loại thiên thạch dựa trên lượng sắt chứa trong mẫu vật.
1)Thiên thạch sắt :
Khi tôi giảng bài và trình chiếu về thiên thạch cho các hiệp hội đá và khoáng sản, viện bảo tàng và trường học, tôi luôn thích bắt đầu bài thuyết trình bằng cách cho mọi người cùng xem một thiên thạch sắt có kích thước bằng quả bóng mềm.
Một quả cầu Thiên thạch sắt
Hầu hết mọi người chưa bao giờ cầm một hòn đá từ không gian trong tay và khi ai đó nhặt một thiên thạch sắt lần đầu tiên, khuôn mặt của họ sáng lên và phản ứng của họ là phải thốt lên: “Chà, nó nặng quá!”
Các thiên thạch sắt từng là một phần lõi của một hành tinh đã biến mất từ lâu hoặc một tiểu hành tinh lớn và được cho là có nguồn gốc từ vành đai tiểu hành tinh giữa Sao Hỏa và Sao Mộc. Chúng là một trong những vật liệu dày đặc nhất trên trái đất và sẽ bám rất mạnh vào nam châm cực mạnh. Thiên thạch sắt nặng hơn nhiều so với hầu hết các loại đá trên trái đất ,nếu bạn đã từng nâng một quả đạn đại bác hoặc một phiến sắt hoặc thép nguyên khối lên, bạn sẽ hiểu được cảm giác này.
Thiên thạch sắt: Một thiên thạch sắt hoàn chỉnh nặng 1.363 gram từ trận mưa thiên thạch Sikhote-Alin xảy ra ở một vùng xa xôi phía đông Siberia vào mùa đông năm 1947. Mẫu vật đẹp đẽ này được mô tả là một cá thể hoàn chỉnh khi nó bay qua bầu khí quyển ở một mảnh, không bị phân mảnh. Bề mặt của nó được bao phủ bởi rất nhiều vết regmaglypt nhỏ, hay còn gọi là dấu vân tay, được tạo ra bằng cách tan chảy trong quá trình bay. Mưa rào Sikhote-Alin là trận mưa thiên thạch lớn nhất được ghi nhận trong lịch sử. Ảnh của Geoffrey Notkin, bản quyền Thiên thạch Aerolite
Trong hầu hết các mẫu vật của nhóm này, hàm lượng sắt xấp xỉ 90 đến 95% với phần còn lại bao gồm niken và các nguyên tố vi lượng. Thiên thạch sắt được chia thành các lớp theo cả thành phần hóa học và cấu trúc. Các lớp cấu trúc được xác định bằng cách nghiên cứu kamacite và taenite.
Kamacite và Taenite là khoáng chất hợp kim sắt-niken có trong thiên thạch sắt. Taenite là pha giàu niken (ghi nhớ: Taenite chứa “ni”) với 30 đến 70% niken. Kamacite là pha giàu sắt với hàm lượng niken thường là 5-10%.
Taenite về cơ bản có mạng lưới niken và kamacite có mạng lưới sắt. Ở nhiệt độ cao, cả sắt và niken đều tập trung vào bề mặt và các thiên thạch sắt về cơ bản đều là taenite. Khi nhiệt độ giảm xuống, kamacite bắt đầu hòa tan, đẩy niken vào taenite và tạo thành các tấm mỏng gần như sắt nguyên chất. Loại thiên thạch sắt phổ biến nhất được gọi là “octahedrite” vì các phiến kamacite được định hướng dọc theo các mặt bát diện {111} của taenite. Mặt phẳng tinh thể chiếm ưu thế trong các phiến kamacite là mặt phẳng {101}, nhưng sự thẳng hàng giữa hai mặt phẳng chỉ mang tính tương đối.
Những hợp kim này phát triển thành một mẫu tinh thể lồng vào nhau phức tạp được gọi là Mẫu Widmanstätten, theo tên Bá tước Alois von Beckh Widmanstätten, người đã mô tả hiện tượng này vào Thế kỷ 19.Sự sắp xếp giống như mạng lưới đáng chú ý này có thể rất đẹp và thường chỉ nhìn thấy được khi các thiên thạch sắt được cắt thành tấm, đánh bóng và sau đó khắc bằng dung dịch axit nitric nhẹ.
Thiên thạch sắt: Chi tiết về một lát cắt được đánh bóng từ thiên thạch siderit (sắt) được tìm thấy ở bãi rác Brenham, Kansas vào năm 2005 bởi thợ săn thiên thạch chuyên nghiệp Steve Arnold. Miếng lát này được khắc bằng dung dịch axit nitric nhẹ để lộ ra mô hình lồng vào nhau của hợp kim sắt-niken, taenite và kamacite. Cấu trúc giống như mạng tinh thể được gọi là Mẫu Widmanstätten theo tên Bá tước Alois von Beckh Widmanstätten, người đã mô tả hiện tượng này vào đầu những năm 1800. Ảnh của Geoffrey Notkin, bản quyền Thiên thạch Aerolite
2)Thiên thạch đá:
Nhóm thiên thạch lớn nhất là đá và chúng từng tạo thành một phần lớp vỏ bên ngoài của một hành tinh hoặc tiểu hành tinh. Nhiều thiên thạch đá – đặc biệt là những thiên thạch đã tồn tại trên bề mặt hành tinh của chúng ta trong một thời gian dài – thường trông giống đá trên mặt đất và cần có con mắt tinh tường mới có thể phát hiện ra chúng khi săn thiên thạch trên thực địa.
Những viên đá mới rơi sẽ có lớp vỏ hợp nhất màu đen, được tạo ra khi bề mặt bị đốt cháy theo đúng nghĩa đen trong quá trình bay và phần lớn những viên đá chứa đủ sắt để chúng dễ dàng bám vào một nam châm cực mạnh.
Allende: Một cá thể hoàn chỉnh của chondrite cacbon Allende, rơi xuống Mexico năm 1969. Lưu ý lớp vỏ hợp nhất màu đen phủ lên phần bên trong màu xám và trắng loang lổ. Hoa văn mạng nhện bên trong lớp vỏ hợp nhất được tạo thành từ các vết nứt co lại, do quá trình làm mát nhanh trong không khí lạnh ở độ cao lớn sau khi đá ngừng cháy trong khí quyển. Ảnh của Leigh Anne DelRay, bản quyền thuộc về Aerolite Meteorites
Một số thiên thạch đá chứa các thể vùi nhỏ, đầy màu sắc, được gọi là “chondrules”. Những hạt nhỏ này có nguồn gốc từ tinh vân mặt trời, và do đó có trước sự hình thành của hành tinh chúng ta và phần còn lại của hệ mặt trời, khiến chúng trở thành vật chất lâu đời nhất được biết đến để chúng ta nghiên cứu. Các thiên thạch đá có chứa các chondrules này được gọi là “chondrites”.
MacAlpine Hills 88108 , một loại chondrite thông thường (H5) nặng 15,4 lb, từ Nam Cực. Đá bị vỡ ở phía bên phải. Một số regmaglypts là hiển nhiên. Lớp vỏ kết hợp đã bong ra một phần trên cùng. Lưu ý rằng nơi lớp vỏ nhiệt hạch còn nguyên vẹn, bề mặt mịn và sáng bóng. Ngoài ra, cả trên loại đá này và những viên đá Sahara lớn ở trên, nơi không có lớp vỏ nhiệt hạch, kết cấu bề mặt thô ráp nhưng vẫn sáng bóng. Độ sáng bóng là hiệu ứng phong hóa hóa học – sơn bóng sa mạc. Vật liệu màu trắng là sự biến đổi hóa học (tiếp xúc với hơi nước) xảy ra kể từ khi thiên thạch được thu thập vào tháng 1 năm 1989. Thiên thạch rộng 7 inch. Nguồn ảnh: Randy Korotev
chondrite bình thường từ sa mạc Sahara này, một số lớp vỏ nhiệt hạch đã bị vỡ ra. Lưu ý rằng lớp vỏ nhiệt hạch có độ dày (thường < 1 mm) và sẫm màu hơn vật liệu bên dưới. Nguồn ảnh: Randy Korotev
Thiên thạch đá: Chi tiết về lát cắt của chondrite cacbonat Allende, được nhìn thấy rơi xuống Chihuahua, Mexico vào đêm ngày 8 tháng 2 năm 1969, sau một quả cầu lửa lớn. Allende chứa các hợp chất cacbon cũng như các thể vùi giàu canxi (vòng tròn lớn màu trắng gần trung tâm). Nhà khoa học của NASA, Tiến sĩ Elbert King đã đến địa điểm này ngay sau vụ rơi và thu hồi được nhiều mẫu vật được trao đổi với các tổ chức trên khắp thế giới, khiến Allende trở thành một trong những thiên thạch được nghiên cứu rộng rãi nhất. Thiên thạch Allende cũng chứa những viên kim cương siêu nhỏ và được cho là có trước sự hình thành của hệ mặt trời của chúng ta. Ảnh của Leigh Anne DelRay, bản quyền Thiên thạch Aerolite
Thiên thạch không có chondrite được gọi là “achondrites”. Đây là những tảng đá núi lửa ngoài vũ trụ được hình thành từ hoạt động lửa trong cơ thể mẹ của chúng, nơi sự tan chảy và kết tinh lại đã xóa bỏ mọi dấu vết của các chondrules cổ xưa. Achondrites chứa ít hoặc không có sắt ngoài Trái đất, khiến chúng khó tìm thấy hơn hầu hết các thiên thạch khác, mặc dù các mẫu vật thường có lớp vỏ hợp nhất bóng loáng trông gần giống như sơn men.
Lớp vỏ hợp nhất thiên thạch tươi mịn, sáng bóng, thủy tinh và có màu sẫm hơn bên trong thiên thạch. Hãy chú ý đến phần bên trong có màu nhạt hơn ở phía trên bên phải, nơi tảng đá đã bị sứt mẻ. Nguồn ảnh: Jim Strope
Thiên thạch đá từ Mặt trăng và Sao Hỏa
Chúng ta có thực sự tìm thấy đá mặt trăng và sao Hỏa trên bề mặt hành tinh của chúng ta không? Câu trả lời là có, nhưng chúng cực kỳ hiếm. Khoảng một trăm thiên thạch mặt trăng khác nhau (lunaites) và khoảng ba mươi thiên thạch sao Hỏa (SNC) đã được phát hiện trên trái đất và tất cả chúng đều thuộc nhóm achondrite.
Hai thiên thạch mặt trăng được tìm thấy ở Nam Cực, LaPaz (LAP) 02205 (1226 g, hai góc nhìn) và Dãy Queen Alexandra (QUE) 93069 (23 g). LAP là đá bazan . Bazan rất giàu sắt, khiến lớp vỏ nhiệt hạch có màu tối. LAP 02205 là một viên đá hoàn chỉnh với các mảnh vỏ nhiệt hạch bị sứt mẻ. QUE 03069 là mảnh vỡ của một thiên thạch lớn hơn sau khi nó rơi xuống băng. (Một mảnh khác, QUE 94269, được tìm thấy vào năm sau). Nó là một loại đá breccia fensspathic nghèo sắt và do đó có lớp vỏ nhiệt hạch có màu nhạt hơn. Lớp vỏ hợp nhất có dạng mụn nước (bọt khí bị giữ lại) vì những lý do được mô tả ở cuối trang này . Các hình khối có kích thước 1 cm. Nguồn ảnh: NASA/JSC
Các tác động lên bề mặt mặt trăng và sao Hỏa của các thiên thạch khác đã bắn các mảnh vỡ vào không gian và một số mảnh vỡ đó cuối cùng đã rơi xuống trái đất. Về mặt tài chính, các mẫu vật đá từ mặt trăng và sao Hỏa là một trong những thiên thạch có giá trị nhất, thường được bán trên thị trường sưu tập với giá lên tới 1.000 USD mỗi gram, khiến chúng có giá trị gấp nhiều lần vàng nếu tính theo trọng lượng.
3)Thiên thạch đá – sắt :
Loại ít phổ biến nhất trong ba loại chính, đá-sắt, chiếm chưa đến 2% trong số tất cả các thiên thạch đã biết. Chúng bao gồm lượng niken-sắt và đá gần bằng nhau và được chia thành hai nhóm: pallasit và mesosiderit. Thiên thạch Đá-sắt được cho là hình thành ở ranh giới lõi/lớp phủ của các thiên thể mẹ của chúng.
Thiên thạch Pallasite từ Tân Cương ước tính trị giá 3.500 – 4.500 USD
Pallasite có lẽ là loại thiên thạch hấp dẫn nhất và chắc chắn được các nhà sưu tập tư nhân rất quan tâm. Pallasit bao gồm một ma trận sắt-niken chứa đầy các tinh thể olivin . Khi tinh thể olivin có đủ độ tinh khiết và hiển thị màu xanh ngọc lục bảo, chúng được gọi là đá quý Peridot. Pallasites lấy tên từ nhà động vật học và nhà thám hiểm người Đức, Peter Pallas, người đã mô tả thiên thạch Krasnojarsk của Nga, được tìm thấy gần thủ đô cùng tên của Siberia vào Thế kỷ 18. Khi được cắt và đánh bóng thành các tấm mỏng, các tinh thể trong pallasite trở nên trong mờ mang lại cho chúng vẻ đẹp đáng kinh ngạc.
Thiên thạch sắt-đá: Một biển tinh thể olivin vàng và cam (đá quý Peridot) nằm lơ lửng trong một ma trận sắt-niken ngoài Trái đất trong lát đá Imilac pallasite được đánh bóng này, lần đầu tiên được phát hiện ở sa mạc Atacama xa xôi của Chile vào năm 1822. Khi được chuẩn bị đúng cách , pallasite là một trong những loại thiên thạch quyến rũ nhất và được các nhà sưu tập đánh giá cao, cả vì độ hiếm và vẻ đẹp của chúng. Ảnh của Geoffrey Notkin, bản quyền Thiên thạch Aerolite
Mesosiderit là nhóm nhỏ hơn trong hai nhóm sắt-đá. Chúng chứa cả niken-sắt và silicat và thường có ma trận đen và bạc hấp dẫn, có độ tương phản cao khi được cắt và đánh bóng, hỗn hợp tạp chất dường như ngẫu nhiên dẫn đến một số đặc điểm rất nổi bật. Từ mesosiderite có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là “một nửa” và “sắt”, và chúng rất hiếm. Trong số hàng ngàn thiên thạch được phân loại chính thức, có ít hơn một trăm thiên thạch là mesosiderit.
Thiên thạch sắt-đá: Mesosiderit Vaca Muerta thể hiện các đặc tính của cả thiên thạch sắt và đá, do đó loại của nó là sắt-đá. Mảnh vỡ phong hóa này được tìm thấy ở sa mạc Atacama của Chile. Một mặt đã được cắt và đánh bóng để lộ màu đen và bạc lốm đốm. Ảnh của Leigh Anne DelRay, bản quyền Thiên thạch Aerolite
Tác giả Geoffrey Notkin là một thợ săn thiên thạch, nhà văn khoa học, nhiếp ảnh gia và nhạc sĩ. Ông sinh ra ở thành phố New York, lớn lên ở London, và hiện sống ở sa mạc Sonoran ở Arizona. Là người thường xuyên đóng góp cho các tạp chí khoa học và nghệ thuật, tác phẩm của ông đã xuất hiện trên Reader’s Digest , The Village Voice , Wired , Meteorite , Seed , Sky & Telescope , Rock & Gem , Lapidary Journal , Geotimes , New York Press , và nhiều tạp chí trong nước và quốc tế khác. ấn phẩm. Ông làm việc thường xuyên trong lĩnh vực truyền hình và đã làm phim tài liệu cho The Discovery Channel, BBC, PBS, History Channel, National Geographic, A&E và Travel Channel.
Lược dịch Kira Trần
