Геологи СПбГУ показали сходство земного и космического железа

Сергей Бритвин, Михаил Мурашко и Олег Верещагин во время полевых работ. Фото предоставлено Евгением Вапником.

Метеориты — это фрагменты астероидов и планет, достигшие поверхности небесного тела. Некоторые из них почти полностью сложены сплавом железа с никелем и содержат непривычные для Земли бескислородные соединения: карбиды, фосфиды и нитриды. Образование таких фаз, где углерод, фосфор или азот имеют отрицательную степень окисления и связаны с металлами, нетипично для пород континентальной коры. Вместо них в современных условиях возникают кислородсодержащие аналоги: оксиды железа, а также карбонаты, фосфаты и нитраты.

Самородное железо было найдено на Земле еще в XIX веке на острове Диско (Гренландия). Однако долгое время полагали, что в верхних геосферах планеты нет условий для появления его «космических» спутников, обычных для железных метеоритов. Находки таких веществ почти всегда трактовали как признак внеземного происхождения образцов.

Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета, Института геологии алмаза и благородных металлов и Университета имени Бен‑Гуриона впервые выявили два типичных для железных метеоритов бескислородных соединения — хаксонит и уакитит — в породах верхней части земной коры. Оба вещества присутствуют в виде микроскопических (микронных) вкраплений в ассоциации с самородным железом. Интересно, что уакитит был открыт совсем недавно другими российскими исследователями в железном метеорите.

Хаксонит (карбид железа и никеля) авторы обнаружили в Норильском рудном районе (Россия). Это вещество выглядит как бело-желтые блестящие игольчатые кристаллы, сросшиеся с самородным железом, — именно такие структуры оно формирует в железных метеоритах. Вторую фазу — уакитит (нитрид ванадия) — нашли в породах формации Хатрурим в Израиле. Там она встречается в виде золотисто-желтых мелких зерен среди кристаллов самородного железа, шрейберзита (фосфида железа), троилита (сульфида железа) и добреелита (сульфида хрома).

Проанализировав ассоциацию земного самородного железа и железных метеоритов, ученые отметили их значительное сходство. Исходя из этого исследователи предположили: условия формирования самородного железа на нашей планете и как минимум некоторых железных метеоритов совпадают.

«Интерес к фазам, слагающим богатые железом метеориты и астероиды, резко вырос в последние годы в связи с недавно запущенной миссией NASA “Психея”. Это программа, в рамках которой специалисты будут изучать химический и вещественный состав одноименного богатого металлом астероида. Сейчас крайне важно понять, какие минеральные фазы могут там присутствовать и какие условия нужны для их формирования, поскольку космический аппарат оснащен лишь набором приборов дистанционного зондирования, что ограничивает возможность детально анализировать вещество Психеи», — пояснил доцент кафедры минералогии СПбГУ Олег Верещагин.

Ранее ученые описали новый минерал, найденный ими в породах Норильского рудного района и названный ольгафранкитом. Он состоит из никеля и германия и ранее был также найден в метеорите Румурути, что может указывать на его присутствие и в других метеоритах.

Результаты исследования опубликованы в Journal of Geophysical Research: Planets.