Jak się tworzą światy i meteoryty.

O tym, jak się tworzą gwiazdy, jak się wytapiają pierwsze minerały i skały w dyskach protoplanetarnych, oraz co o tym wszystkim mogą nam powiedzieć meteoryty. No i czy moglibyśmy znaleźć kofeinę na meteorycie.

SPIS TREŚCI:

1. Geologia ziemska.
2. Najstarsze na Ziemi.
3. Gdzie szukać odpowiedzi?
4. Opowieść w opowieści.
5. Protogwiazda.
6. Dysk protoplanetarny.
7. Chemia dysku.
8. Wytapianie wapnia z aluminium.
9. Wytapianie chondr.
10. Geologia nieziemska.
11. Zbrylanie i powiększanie.
12. Przeobrażanie.
13. Skup metalu.
14. Dychotomia izotopowa i wędrówka planet.
15. Meteoryty.
16. Przegląd meteorytów.

Chodzimy sobie rano do szkoły bądź pracy - lub rano śpimy a do sklepu ruszamy w samo południe, jeśli już jesteśmy na emeryturze – mijamy trawniki, drzewa, kamienie, samochody. Ptaki ćwierkają, piesek biegnie. Jesteśmy na Ziemi. No pięknie! Ale tak właściwie to skąd się ta Ziemia wzięła? Jak powstała? Hm…. Czy można na takie pytanie jakkolwiek odpowiedzieć?

GEOLOGIA ZIEMSKA.

Niektórzy spoglądają tu z narastającym napięciem na geologów. Ale cóż mieliby oni powiedzieć? Jak mieliby znaleźć odpowiedź na takie pytanie? Ziemskie skały, które są zwykle przedmiotem zainteresowania geologów, z reguły powstają z innych ziemskich substancji, które występowały na Ziemi już wcześniej. A więc geolodzy poniekąd kręcą się w kółko.

Skały plutoniczne powstają, kiedy gdzieś głęboko pod ziemią, jakaś już wcześniej istniejąca skała stopi się do postaci płynnej magmy, a następnie wolno się ochładza, aby wykrystalizowały z niej minerały nowej skały. Skały wulkaniczne powstają podobnie, ale ta magma musi się najpierw wydostać z podziemi, aby wylać jako lawa, ochładzać się i krystalizować na powierzchni. Z reguły ochładza się szybciej niż w przypadku magmy pod ziemią i tworzy mniejsze kryształy, niż są zawarte w skałach plutonicznych. Ale to taka ciekawostka. Skały osadowe powstają, kiedy wiatr bądź woda rozdrobni i przemieści fragmenty skał powierzchniowych w nowe miejsce, odłoży je tam, upchnie w kącie, uklepie i zestali. Węgiel kopalny z kolei to ciekawy przykład skał osadowych, powstałych przez odkładanie się, prasowanie, ściskanie i innego rodzaju przekształcanie resztek roślin i zwierzątek.

Skały potrafią więc powstawać pod ziemią jak i na powierzchni. Te ostatnie z czasem mogą zostać pokryte wodą bądź innymi skałami, rozdrobnionymi i miękkimi jak piasek czy glina, lub znacznie twardszymi, grzęznąc w efekcie głęboko. A skały głębokie mogą zostać wyniesione na powierzchnię i wypiętrzone na skutek ruchów tektonicznych, czy trzęsień ziemi. Do tego rwący nurt rzeki czy marsz lodowca może wyrzeźbić, odsłonić, przemieścić i gdzieś zdeponować spory tonaż materiałów.

Kiedy skała ulega przeobrażeniu w inną skałę, w sposób jeszcze inny, niż tu wymieniony (plutoniczny, wulkaniczny, osadowy) nazywamy ją metamorficzną. Wiele skał przemienia się poprzez zgniatanie i miażdżenie, w obecności wysokiej temperatury oraz wysokiego ciśnienia. Ale nawet woda i powietrze potrafią przemieniać skały w ciut inne, choć te procesy zwykliśmy nazywać wietrzeniem i utlenianiem, a nie przeobrażeniem metamorficznym.

NAJSTARSZE NA ZIEMI.

Geolodzy potrafią analizować skały, przyglądać się budującym te skały minerałom, jak również datować, kiedy miał miejsce proces krystalizacji. Nie dziwi nas skała, której wykrystalizowanie się minerałów w jej wnętrzu wydatuje się na milion lat wstecz. Ale czy możemy odnaleźć znacznie starsze skały, z początków dziejów, których minerały wykrystalizowały miliardy lat temu? Możemy. Trzeba mieć niezłego farta. Jedne z najstarszych ziaren skalnych można znaleźć w Australii, na wyżynnych terenach nazywanych Jack Hills. Mam tu na myśli te słynne cyrkony datowane na ok. 4 404 ± 8 mln lat wstecz. Czyli 4,4 mld lat wstecz.

Ryc. 1.
Konglomerat krzemianowych kamyczków z Jack Hills.
© James St. John, Wikimedia Commons (źr).

Słowo „cyrkon” ma dwa znaczenia (jeśli nie więcej). Oznacza zarówno pierwiastek o liczbie atomowej 40 i symbolu Zr, jak i minerał utworzony z tego pierwiastka i krzemionki: ZrSiO₄. W tym przypadku oczywiście chodzi o maleńkie kryształki uwięzione w skale. Cyrkon jako minerał jest pospolitym krzemianem, znajdywanym zarówno w skałach plutonicznych i metamorficznych, jak i osadowych, w tym w żwirach i piaskach. Ale wiek kryształków cyrkonu z Australii jest niezwykły i chyba dotąd nie pobity, wydaje się, że to najstarsze ziemskie minerały, jakie możemy wygrzebać ze skał. Ich analiza sugeruje, że powstały one z magmy w kontakcie z płynną wodą. Geolodzy mówią dalej, że analiza tych kryształków i ich otoczenia w skale pozwala sugerować, że te 4,4 mld lat temu na Ziemi już istniała jakaś skorupa i jakaś hydrosfera. Zainteresowani tym tematem powinni rozważyć zapoznanie się z publikacją Simona Wilde i współpracowników z 2001 r. w Nature (abstrakt, PDF)

Jeszcze wspomnę, że w Kanadzie odkryto gnejsy, które datowano na 4,02 mld lat. Nie są aż tak stare, jak kryształki cyrkonu z Australii, niemniej jednak w tym przypadku nie chodzi o pojedyncze minerały, lecz o całą skałę. Gnejsy zwykle zbudowane są z kwarcu i glinokrzemianów – czyli krzemionka i krzemionkowe minerały stanowią ich główny budulec – oraz czegoś tam jeszcze. Niby nic szczególnego. Są to poza tym skały metamorficzne. Wiele ich powstaje jako przeobrażenie granitów czy łupków ilastych (czy też jeszcze innych) pod wpływem odpowiednich ciśnień i temperatur. Zapewne gdzieś pod ziemią. Ale nie w tym przypadku. Tutaj geolodzy doszli do wniosku, że te prastare skały to wynik częściowego przetopienia pierwotnej skorupy bazaltowej Ziemi sprzed 4 mld lat, w niskim ciśnieniu i w dodatku niezbyt głęboko, prawie przy powierzchni. Doszli do wniosku, że takie przemiany na powierzchni Ziemi najlepiej tłumaczą uderzenia meteorytów, zdolne wytworzyć odpowiednie temperatury do przekształcania skał w taki sposób. Jakby u zarania dziejów Ziemi, została ona zbombardowana planetoidami i kometami. Zainteresowanych odsyłam do publikacji Tima Johnsona i współpracowników z 2018 r. (abstrakt, PDF).

GDZIE SZUKAĆ ODPOWIEDZI?

Zatem badając skały Ziemi, możemy natrafić na bardzo stare okazy, na podstawie których możemy przypuszczać, jak stara jest planeta, na której żyjemy. Wciąż jednak nie wiemy, skąd się wziął wcześniejszy, pierwotny materiał, z jakiego z powykształcały się potem owe najstarsze cyrkony, czy pouderzeniowe gnejsy!

Czy więc dotarliśmy do kresu naszych możliwości poznawczych? Pozostają nam już tylko same fantazje? Ależ skąd. Nieoczekiwanie przyroda zsyła nam pewne podpowiedzi. Co niezwykłe, nie musimy zbyt wiele robić, aby do nich dotrzeć. One dosłownie spadają nam z nieba pod nasze nogi.

Mam tu na myśli meteoryty, czyli pozostałości po skalnym obiekcie pozaziemskim, który odważył się z dużą prędkością wejść w atmosferę Ziemi i przepychać się przez liczne cząsteczki w niej zawarte. To zaś rozgrzewa przecież powierzchnię zewnętrzną takiego obiektu tak znacznie, że zaczyna się ona topić, parować, zdobiąc przebytą drogę świetlisym pasem - meteorem. Większość takich obiektów stopi się doszczętnie, niektóre rozpadną się na drobne części i te także spłoną. Najbardziej kruche obiekty mają więc najmniej szans, aby dotrzeć do gruntu. Największe zaś rozpadają się z hukiem i błyskiem, a ich fragmenty zasypują następnie dużą okolicę.

Cóż takiego możemy się z nich dowiedzieć o początkach Ziemi i w ogóle całego Układu Słonecznego? Całkiem sporo. Bo to nie są takie kamienie, jak te, które znamy z Ziemi. Ale nim do tego przejdziemy, potrzeba szerszego kontekstu. Potrzeba nam zrozumieć, skąd w ogóle meteoryty się wzięły.

OPOWIEŚĆ W OPOWIEŚCI.

Otóż najpierw był Wielki Wybuch. Mniejsza o to, co to dokładnie było. Ważne tutaj jest to, że narodziła się wówczas czasoprzestrzeń, wodór oraz hel. W obrębie tej czasoprzestrzeni wodór z helem zaczęły zapadać się grawitacyjnie i tworzyć pierwsze gwiazdy. Te zaś po pewnym czasie, powiedzmy sobie w uproszczeniu, wybuchały. Po prostu gwiazdy na starość gwałtownie wyrzucają swe bebechy, rozsiewając je po kosmosie. A gwiazdy mają to do siebie, że z wodoru i helu wytwarzają inne pierwiastki. Zatem pierwsze gwiazdy rozsiały owe inne pierwiastki po kosmosie. A co robią inne pierwiastki? Lubią się łączyć.

Może akurat hel nie chce się specjalnie z niczym łączyć, jest jakimś upiornym introwertykiem i dziwakiem, ale wodór jest już towarzyski. Wodór chętnie zawiera małżeństwo z innym wodorem. Taka para chętnie adoptuje tlen. Co więcej, tlen chętnie wchodzi też w związki z krzemem lub węglem. Węgiel zaś lubi połączyć się zarówno z wodorem, jak i z czymś jeszcze, tlenem lub azotem. Tak czy inaczej Wszechświat, pełen gwiazd i gazu wodoro-helowego, wypełnił się jeszcze innymi pierwiastkami, cząsteczkami najprostszych związków chemicznych. W takiej to chmurze gazowo-pyłowej zaczyna się nasza nowa opowieść. Opowieść w opowieści.

Mianowicie, chmura gazowo-pyłowa zapada się grawitacyjnie, tworząc olbrzymi wir materii, która to materia przyrasta w środku, tam się skupia a na zewnątrz wiruje. Tak powstało Słońce, zaś z wirującej wokół tej gwiazdy zagęszczonej materii, powstały pierwsze krople materii stałej, z nich pierwsze kamienie, a z nich planety, w tym i Ziemia. Pozwolę sobie zabrać czytelnika na bliższe spotkanie z tymi zjawiskami a także pokażę to, co dziś zostało z tych pierwszych pra-kamieni.

PROTOGWIAZDA.

Domyślamy się, że gwiazdy powstają z zapadającego się grawitacyjnie obłoku gazowo-pyłowego, czy też mgławicy molekularnej. Obłok ten utworzony jest z różnych prostych i ciut złożonych niekiedy związków chemicznych, jednak jego głównym składnikiem jest wodór (H) i hel (He). Napływająca ku środkowi obłoku materia rotuje, kotłuje się i gniecie. Z czasem tej materii napływa tam coraz więcej i więcej. W środku obłoku wzrasta więc gęstość materii i jej ciśnienie. Z czasem energia tego przedsięwzięcia zaczyna generować coraz więcej ciepła.

Co się dzieje w samym środku? W odpowiednio dużej temperaturze wiązania chemiczne rozpadają się i taki na przykład wodór cząsteczkowy H₂ rozlatuje się na dwa niezależne atomy wodoru. Wraz z dalszym napływem materii, robi się bardziej ciasno i jeszcze cieplej. Gdy temperatura wzrośnie bardziej, atomy wodoru ulegną jonizacji. Wraz z dalszym wzrostem temperatury, jonizacji ulegają też atomy helu i innych pierwiastków. W efekcie materia kotłująca się i ściskająca w centrum obłoku staje się zjonizowaną plazmą. Jądra atomowe będą funkcjonować tam odrębnie od elektronów.

Jądra atomowe są naładowane dodatnio, elektrony zaś ujemnie. Atomy pozostają elektrycznie obojętne, bo w atomie, jądra z elektronami balansują swe ładunki do zera. Ale po rozdzieleniu, jądra i elektrony już nie mają z kim się balansować. Plazma więc jest zbiorowiskiem ogromnej liczby elektrycznie naładowanych cząstek. A to rodzi potężne zjawiska elektryczne i magnetyczne.

W końcu ciśnienie tej naelektryzowanej materii, gwałtownie gromadzącej się w centrum obłoku, stanie się tak duże, że zacznie przeciwdziałać kolapsowi grawitacyjnemu. „Zasysające” materię centrum obłoku nadal będzie się powiększać, ale już znacznie wolniej.

W taki to sposób rodzi się protogwiazda. A przynajmniej tak nam się to wydaje. W jej wnętrzu ma miejsce konwekcja, czyli obieg ciepła związany z ruchem materii. Chłodniejsza plazma opada w głąb protogwiazdy zaś cieplejsza unosi się w górę, ku powierzchni. Niewątpliwie ruch naładowanych elektrycznie mas ma udział w generowaniu pól magnetycznych. Protogwiazda jest źródłem potężnych łuków tych pól, wychodzących daleko poza nią samą, po których śmigają naładowane jony. Wciąż jednak nie ma reakcji termojądrowych w swym wnętrzu.

Dopiero gdy te reakcje zostaną zainicjowane, protogwiazda stanie się gwiazdą typu T Tauri. Na sam zaś koniec, swe narodziny oznajmi wygenerowaniem potężnego promieniowania ultrafioletowego, wymiatającego gaz i pył ze swego sąsiedztwa. Nim to się jednak stanie, mogą się dziać ciekawe rzeczy, w związku z obecnością tego gazu i pyłu w sąsiedztwie.

Spójrzmy na ten proces raz jeszcze, ale w szerszej perspektywie. Zapadający się grawitacyjnie obłok rotuje. W jego centrum powiększa się i rozgrzewa nieziemsko kula plazmy. Ona też rotuje. Ten ruch obrotowy pociąga za sobą najbliższą protogwieździe materię obłoku we wspólny taniec. O ile centralne zbiorowisko plazmy takim zostaje, ta pobliska materia obłoku spłaszcza się do postaci wirującego w tym samym kierunku dysku. To dysk akrecyjny, bowiem w środkowym obszarze (przy protogwieździe) jest równie rozgrzany i zjonizowany, jak protogwiazda i ciągle zasila ją nową materią (co nazywamy akrecją). To także dysk protoplanetarny, z którego ukształtują się planety.

DYSK PROTOPLANETARNY.

Dysk protoplanetarny wydaje się środowiskiem dynamicznym i ekstremalnym. Można go rozpatrywać na przeróżne sposoby. Można go rozpatrywać z góry na dół, a raczej od góry lub od dołu ku linii środkowej. Górne i dolne krańce mogą być szczególnie rozgrzane, zdominowane przez promieniowanie, a im bliżej linii środkowej, tym większy obszar umożliwiający specyficzne, charakterystyczne dla tego środowiska reakcje chemiczne. W samym zaś środku – w odpowiedniej odległości od protogwiazdy – może być zaskakująco chłodno.

Dysk protoplanetarny można też rozpatrywać rozpoczynając od protogwiazdy i oddalając się od niej coraz dalej. Wówczas moglibyśmy wskazać na kolejne obszary dysku, gdzie jest upiornie gorąco, ale potem coraz chłodniej. Moglibyśmy wówczas wskazać obszar przy samej protogwieździe, gdzie ma miejsce akrecja, oraz obszar dalszy, gdzie ma miejsce zestalanie się gazów w ciało stałe, czyli kondensacja – obszar produkcji maleńkich ziarenek pyłu. W jeszcze dalszej odległości przekroczylibyśmy tzw. granicę śniegu, gdzie na owych ziarenkach pyłu mogłyby się też gromadzić kryształki lodu, a więc byłby to obszar, w jakim możliwe byłoby kondensowanie się lotnych substancji, takich jak lód wodny, a w dalszej odległości - lód dwutlenku węgla; w jeszcze dalszej odległości - lód metanowy. Te substancje zamarzają, zestalają się w coraz to niższych temperaturach.

Wspominałem, że materia mgławicy, z jakiej formułują się gwiazdy, to głównie wodór i hel, ale na współczesnym etapie Wszechświata, to także – choć w znacznie mniejszej ilości - wszystkie inne pierwiastki. Począwszy od węgla (C), tlenu (O), sodu (Na), magnezu (Mg), glinu (Al), krzemu (Si) i wapnia (Ca), po żelazo (Fe), nikiel (Ni) złoto (Au) i jeszcze cięższe. Krótko mówiąc, w obłoku gazowo-pyłowym, jaki ukształtował nasze Słońce i otaczający je dysk protoplanetarny, musiały znaleźć się wszystkie pierwiastki, jakie znamy na Ziemi. Inaczej by ich tu nie było. Nawet złoto wydobywane w kopalniach wcześniej musiało być obecne w dysku.

CHEMIA DYSKU.

Sto lat temu było to nie do pomyślenia nawet w fantazjach astronomów, ale dziś możemy dyski protoplanetarne obserwować, najczęściej na falach milimetrowych i radiowych. Dzięki sprzęgnięciu wielu radioteleskopów w jedną sieć i zsynchronizowaniu obserwacji, można pozyskać dość dobrą rozdzielczość. Takie obrazowanie kosmosu nazywamy interferometrią. Atomy, jony i związki chemiczne w dysku generują zjawiska, które mimo olbrzymich odległości jesteśmy w stanie wychwycić tu, na Ziemi. Możemy wymapować spektroskopowo, co się w tych dyskach znajduje.

Udało się namierzyć sygnały prostych związków, które zdają się być po prostu przeróżnymi i najprostszymi kombinacjami pospolitych pierwiastków, jakie występują w mgławicach gazowo-pyłowych. Ciekawe, czy takie związki podlegają dalszym przemianom, wytwarzając bardziej złożone związki organiczne, które mogłyby budować życie znane z Ziemi?

Wykrywamy w dyskach protoplanetarnych m. in. tlenek węgla (CO), dwutlenek węgla (CO₂), wodę (H₂O), formaldehyd, czyli aldehyd mrówkowy (H₂CO), rodniki CS, CN i C₂H, jony wieloatomowe CH⁺, N₂H⁺, HCO⁺, DCO⁺, H₂D⁺, etyn, czyli acetylen (C₂H₂), cyjanowodór, czy też cyjanek wodoru (HCN), izocyjanek wodoru (HNC; który to jest tautomerem cyjanowodoru, związkiem zbudowanym z tej samej liczby tych samych atomów co cyjanowodór, ale inaczej połączonych), cyjanoacetylen (HC₃N lub C₃HN), cyklopropenyliden (C₃H₂; jest to związek tak reaktywny, że na Ziemi próżno go szukać, choć w kosmosie zalega tonami i jak widać, z obłoków molekularnych przenika do dysków okołogwiazdowych), metanol (CH₃OH), metanotiol czyli tiol/merkaptan metylu (CH₃SH), formamid czyli amid kwasu mrówkowego (CH₃NO), a także przeróżne izotopologi wymienionych tu związków, czyli substancje zbudowane tak samo, ale różniące się składem izotopowym. Np. wodór molekularny (H₂) ale z izotopem wodoru, deuterem HD, woda z deuterem HDO i D₂O.

Spektroskopią w podczerwieni jesteśmy w stanie zidentyfikować ziarna pyłu w dyskach protoplanetarnych, zbudowane zarówno z amorficznej, jak i ze skrystalizowanej postaci krzemianów. Takie dane zapewnia nam Kosmiczny Teleskop Spitzera, wystrzelony na orbitę okołoziemską w 2003 roku. (Zob. Wiki). Trochę rozczarowania budzi jednak to, że nie potrafimy wykryć żelaza. Ale to już inna historia, związana z wyzwaniami rzucanymi przez prawa fizyki naszej obecnej technologii.

W dysku protoplanetarnym ma miejsce niezwykła chemia, częściowo inna niż znana z ziemskich laboratoriów, bo i warunki tam panujące są ciut inne, niż na Ziemi. Przykładowo, w dyskach pełno jest wodoru i tlenu, zatem oczekujemy, że będą tworzyć wodę.

Tutaj niektórzy zgadują, że w bardziej ciepłych regionach dysku tlen (O) wchodzi w interakcję z wodorem cząsteczkowym (H₂) i tworzy... hydroksyl (OH). Dopiero ów hydroksyl, wchodząc w interakcję z kolejnym wodorem cząsteczkowym, tworzy wodę (H₂O). Z kolei w chłodniejszych rejonach dysku jon H₃⁺, którego tam powinno być pełno, wespół z atomem tlenu wytwarza H₃O⁺, a to coś następnie pozbywa się jednego atomu wodoru i sprawa jest załatwiona.

Trzeba przyznać, że to ciut inny proces tworzenia się wody, niż oczekiwalibyśmy, na podstawie lekcji chemii w szkole. Takie klocki. To wszystko jest szalenie ciekawe ale też skomplikowane. Zainteresowanych czytelników muszę jednak odesłać do innych źródeł. Proponuję sięgnąć po artykuły Henninga i Semenova z 2013 r. (abstrakt i preprint), Walsh i wsp. z 2016 r. (tutaj), Lee i wsp. z 2017 r. (tutaj), lub jakieś inne, jeśli tylko temat zaintrygował i ciekawość pcha ku poszukiwaniom.

WYTAPIANIE WAPNIA Z ALUMINIUM.

Tutaj nareszcie opowiadana w tym tekście historia zacznie się wyjaśniać. W punkcie wyjścia mamy młodziutkie Słońce i dysk protoplanetarny. Uformowane zostały z obłoku gazowo-pyłowego, którego dominującymi składnikami był wodór i hel. Ale oprócz tych głównych składników, znajdowała się tam też pełna gama innych pierwiastków, a także – o czym jeszcze tu nie wspominałem – znajdował się pył pochodzący od gwiazd wymarłych wcześniej (pył presolarny) oraz izotopy promieniotwórcze, które mogły pochodzić np. z wybuchu pobliskiej supernowej. O tym wszystkim warto pamiętać, ale na później. W tej chwili jesteśmy na etapie ogólnie rozumianej materii gazowo-pyłowej i wysokich temperatur. Co takiego w tym dysku się stało, że nasza historyjka o dociekaniach na temat materiału, z jakiego powstała Ziemia, nabierze rumieńców?

W pewnym momencie z rozgrzanych gazów dysku protoplanetarnego zaczęły się wytapiać maleńkie ziarenka wapnia i glinu: Ca + Al = CAl. Skondensowały w temperaturze wyższej od 1300 K (zamieniając to na skalę Celsjusza, otrzymujemy wartość jakiegoś tysiąca ºC z hakiem). A skoro w takiej temperaturze (ponad tysiąca stopni) potrafią zachować konsystencję ciała stałego, to mówi się o nich, że to trudnotopliwe cholerstwo. Skąd to jednak wiemy? Otóż znajdujemy te drobinki jako inkluzje w meteorytach. Zatem możemy je również datować, otrzymując wartość 4 567 ± 0,16 mln lat, a więc 4,56 mld lat.

Jeszcze w 1654 r. arcybiskup J. Ussher wyliczył z treści Biblii, że Ziemia narodziła się jakieś 4 tys. lat p. n. e. Dzisiaj jednak, jako datę stworzenia Układu Słonecznego, przyjmujemy datę narodzin tych ziarenek CAl.

Marek Żbik w książce „Meteory i meteoryty” (zob. stronę wydawnictwa) pisze, że to właśnie badania meteorytów „podały nam dokładną datę, kiedy narodził się nasz Układ Słoneczny. Jest to niezmiernie ważne odkrycie, które nie mogłoby być dokonane przez żadną inną gałąź nauki” (niż właśnie badania meteorytów). Pisze dalej, że data narodzin ziaren CAl to „rok zero” Układu Słonecznego.

WYTAPIANIE CHONDR.

Teraz pozwolę sobie na niewielką dygresję. Dygresję o budowie krzemianów. Mianowicie, podstawową komórką krystaliczną krzemianów (przytaczam ją za Markiem Żbikiem) jest grupa czterech jonów tlenu O^2- połączonych z jednym jonem krzemu Si⁴⁺. Łącznie razem jest to więc 8 minusów i 4 plusy, co sumarycznie daje ładunek 4-. A więc, grupa ta, jako całość, ma nadmiar 4 elektronów. Grupa ta rozpaczliwie poszukuje jeszcze jakiegoś kompana, jakiegoś takiego jonu, co by to miał niedobór 4 elektronów. Wówczas się ładnie uzupełnią. Ewentualnie mogłyby to być jakieś dwa jony, z których każdy miałby niedobór dwóch elektronów, jak np. jony żelaza Fe²⁺, magnezu Mg²⁺ lub wapnia Ca²⁺.

Dopiero gdy się razem dobiorą, utworzony zostanie produkt końcowy - związek chemiczny, który będzie miał sumaryczny ładunek o wartości 0 (czyli będzie elektrycznie obojętny). Dlaczego ta dygresja ma tutaj miejsce? Wcześniej wspominałem, że dysk protoplanetarny zawierał sporo zjonizowanych atomów. Czyż to więc nie idealne miejsce, aby takie jony łączyły się w krzemiany?

Jakieś 1-2 milionów lat po pojawieniu się ziarenek CAl - jak pisze w cytowanej powyżej książce Marek Żbik - w nieco niższych temperaturach (równych mniej więcej 1000ºC) zaczęły się krystalizować ziarenka krzemianów, przede wszystkim piroksenów i oliwinów. (Zob. wiki: pirokseny, oliwiny). Potworzyły kuliste twory, jakby krople: chondry. Je także znajdujemy w meteorytach i to w dużej liczbie. A skoro tak, to możemy je datować, ustalając kolejność, kiedy co się w dysku protoplanetarnym skondensowało.

Wiedza jednak nieustannie się zmienia. Kolejni badacze prowadzą podobne badania i analizują coraz więcej meteorytów. Używają nowszych metod. Współcześnie pojawiły się prace, w których wydatowano chondry jako równie stare, jak CAl. Z danych tych wynika, że oba te wytwory, CAl i chondry, mogły się wytapiać równocześnie w ciągu zaledwie 3 milionów lat. (Zob. pracę Jamesa N. Connelly’ego i współpracowników z 2012 w Science; abstrakt; researchgate). Dla nas jednak nie ma to większego znaczenia. Oba te wytwory dysku protoplanetarnego są po prostu najstarszymi wypiekami, z których zaczęły się budować pierwsze skały.

GEOLOGIA NIEZEIMSKA.

Niewykluczone, że rozgrzane ziarenka krzemianów, które się nadtopiły i zlały ze sobą, tworzyły szybkostygnące krople szkliwa, w które - jak muchy w pajęczynę - wlatywały chłodne ziarna kryształów piroksenu i oliwinu, jak również CAl. W dysku protoplanetarnym wytapiały się też inne związki, np. siarczki. Żelazo także się kondensowało z par, wchodziło w skład krystalizujących się tam minerałów, np. krzemianów czy siarczków, stając się kluczowym elementem tych minerałów. Ale wytapiało się także samotnie, w formie czystej, jako grudki żelaza metalicznego, niklowego.

W taki to sposób, jak zauważa Marek Żbik, ok. 4 mln lat po roku zero (a być może nawet trochę wcześniej, jak niektórzy dziś sugerują) te właśnie elementy: drobinki CAl, chondry, ziarenka żelaza a także innego rodzaju mikroskopowych rozmiarów pył, zaczęły się zbrylać w większe twory.

Skład chemiczny tych najwcześniejszych kamieni różnił się w zależności od miejsca, w jakim następowało zbrylanie. Bliżej protogwiazdy było więcej żelaza a mniej tlenu. Tam utworzone więc agregaty bogatsze były w czyste, metaliczne żelazo niklowe. Bryłki agregujące w dalszych rejonach pozyskiwały mniej takiego żelaza, ale za to więcej tlenków FeO. Dziś widzimy to w składzie powierzchni planet chociażby. I tak, na Merkurym ciężko znaleźć FeO, na Ziemi już coś gdzieś wygrzebiemy, na Marsie jest zaś tego pełno.

Już na tym etapie, zależnie od miejsca zbrylania, konglomerat tych ziarenek mógł pozyskać parę wodną, bądź nie. Przyjmujemy, że graniczna linia śniegu, a więc odległość od rodzącego się Słońca, w jakiej substancje lotne mogły kondensować, mogła przebiegać gdzieś między dzisiejszym Marsem a Jowiszem. (Mogła się też przesuwać wraz z ewolucją protogwiazdy i dysku).

To za tą granicą lód wodny mógł się osadzać na pyle, a jeszcze dalej, także lody innych związków. A wraz z tym lodem mogły ugrzęznąć na pyle też związki organiczne, albo taki np. alkohol metylowy, o którym wspomniałem powyżej w listingu związków wykrytych w dyskach protoplanetarnych.

ZBRYLANIE I POWIĘKSZANIE.

Trudno jest powiedzieć, jak mogło wyglądać takie zbrylanie małych drobin i agregowanie w większe twory, niemniej jednak podejrzewamy, że prowadziło to do utworzenia coraz to większych tworów, które można już nazwać pierwszymi skałami Układu Słonecznego. Takie sporych rozmiarów obiekty zwykliśmy nazywać planetozymalami. Idea jest tu taka, że to z takich głazów powstały ostatecznie planety. Możemy sobie wyobrazić, jak te raczej lekkie i niezbyt twarde konglomeraty ziarenek CAl i chondr, wpadały na siebie, rozkruszały się, zbrylały, sklejały. Kiedy mniejszy wpadł na większy, to może i częściowo się oba się nadtopiły i zlały w większą masę.

Współczesnymi pozostałościami po planetozymalach są komety i planetoidy. Czasami zdarza się nam odkryć zaskakująco dziwne twory pośród tych komet i planetoid. Przykładowo w 2019 r. robocik New Horizons – który minął ostatnią planetę, czyli Neptuna i wleciał w obszar obiektów transeptunowych – przeleciał w bliskim sąsiedztwie planetoidy (486958) Arrokoth (początkowo nazywano ją 2014 MU69 Ultima Thule).

Ryc. 2.
Kompozycja zdjęć New Horizons ukazująca (486958) Arrokoth.
© NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Roman Tkachenko. (źr).

Obiekt tworzą dwa głazy o kształcie dysków, w jakiś sposób scementowane ze sobą. Szacuje się, że muszą mieć raczej niską gęstość, podobną do lodowych komet, bo inaczej pewnie by się rozpadły; rotując nie utrzymałyby tego swojego połączenia. (Ale jak dotąd, nie było okazji aby faktycznie zmierzyć masę i gęstość obu składników).

Wspominam o tym tutaj z tego powodu, że hipotetyczny proces, który mógł doprowadzić do powstania takiej podwójnej i wolno rotującej bryłki, mógł właśnie obejmować wirowanie wokół siebie grupki mniejszych obiektów, zderzanie się, akumulowanie. To po prostu dobra ilustracja tego, jak mogło dochodzić do zbrylania się głazów w planetozymale i coraz to większe globy, u zarania dziejów Układu Słonecznego.

Hipotetyczne wyjaśnienie, jak mogło dojść do utworzenia się tego obiektu, w formie krótkiego komiksu, zostało rzucone swego czasu na tweeter i nie omieszkam tutaj zacytować ten obrazek:

Ryc. 3.
Jak obiekt (486958) Arrokoth mógł się utworzyć.
Kliknij na obrazek, aby przejść do strony z tym tweetem.

PRZEOBRAŻANIE.

Jeżeli potrafisz sobie wyobrazić tę pierwotną materię zrodzoną w dysku protoplanetarnym, jako konglomerat ziarenek minerałów, ziarenek trudnotopliwych związków wapnia i glinu, ziarenek żelaza, jeszcze drobniejszego pyłu, który pełnił rolę niezbyt skrystalizowanej, wielopierwiastkowej masy-tła, to dobrze. Zależnie od miejsca utworzenia, do takich bytów dodać należy więcej bądź mniej żelaza, lub wody czy innych związków (np. organicznych, które kondensowały wraz z lodem). Jeżeli potrafisz sobie wyobrazić, jak takie bryłki wpadają na siebie, scalają się, tworzą większe głazy, samotnie frunące skały, to kapitalnie!

Teraz czas wspomnieć o tym, że ta pierwotna materia ulegała tam pewnym przeobrażeniom. Wymienić tutaj można dwa procesy: metamorfizm uderzeniowy (nazywany też szokowym, impaktowym) oraz termiczny.

Ten pierwszy dotyczy sytuacji, kiedy dwa głazy zderzą się z impetem. W miejscu uderzenia nagle wzrasta ciśnienie i temperatura do bardzo wysokich wartości. Pewna część skał w tym miejscu ulegnie odparowaniu, inne kompletnemu przetopieniu. Od miejsca uderzenia rozejdzie się też fala uderzeniowa, która spowoduje pękanie kryształów, ich kruszenie, miażdżenie, drobniejsze przeobrażenia wewnątrz konglomeratu mineralnego.

W jednym z wcześniejszych tekstów była wzmianka o tym, że takie zdarzenie może nawet przetworzyć grafit w diament. Jak zauważa Andrzej Manecki w swojej króciutkiej książeczce o meteorytach, prematerii i technologii kosmicznej (zob. strona wydawcy), odkrycie mikrodiamentów w meteorytach stało się impulsem do stworzenia prasy, która by odtwarzała warunki panujące podczas takich zderzeń, aby wytwarzać sztuczne diamenty tu, na Ziemi, w celach komercyjnych. Zapotrzebowanie na takie diamenty jest spore.

Metamorfizm termiczny powstaje inaczej. Wyobraźmy sobie dużych rozmiarów głaz. Idąc od powierzchni w głąb, do środka, zanotujemy wzrost ciśnienia i temperatury. W odpowiednio dużych planetozymalach te temperatury były wystarczające, aby przemienić trochę tej pierwotnej materii w coś innego. Jak to opisuje Marek Żbik – zaczęła tam zanikać pierwotna różnorodność chondr. Wewnątrz siatki krystalicznej jony rozpoczęły migrację, aby wyrównać poziom stężeń i różnic chemicznych, zaś rozgrzane mocno ogólne tło z drobnego pyłu, w jakim chondry były zanurzone, też zaczęło krystalizować. Natomiast w temperaturach bliskich tysiąca stopni chondry zaczęły się po prostu topić, deformując swój kształt i właściwości, zlewając się z całą resztą.

SKUP METALU.

Ale to i tak nie wszystko. Zakładamy, że w dysku protoplanetarnym, z którego później ukształtowała się nasza Ziemia, musiały też być zawarte izotopy promieniotwórcze o stosunkowo krótkim czasie życia, liczonym w milionach lat. Tam, gdzie nagromadziło się tych izotopów znacznie dużo, tam w środku planetozymala dochodziło do dużego promieniowania i panowały jeszcze wyższe temperatury. W planetozymalu tak rozgrzanym, dochodziło do całkowitego stopienia budujących go minerałów i związków.

Roztopiona magma inicjowała zaś proces dyferencjacji, zróżnicowania. Pod wpływem grawitacji, ciężkie pierwiastki (a więc takie, które miały dużą liczbę atomową, jak żelazo czy nikiel) spływały w dół, do środka obiektu. Lekkie pierwiastki (jak tlen, sód, magnez, czy krzem) kierowały się ku górze, ku powierzchni, tam się gromadząc.

W efekcie obiekt zatracił cechy pierwotnej pramaterii - chondra i inkluzje wapniowo-glinowe uległy przetopieniu, ich składniki zostały rozdzielone, zaś stygnąc, wytworzyło się z nich coś innego. Planetozymal przemienił się w żelazowo-niklowe jądro otoczone kamienną skorupką krzemianów. A więc stał się materią podobną do takiej, jaką znamy z Ziemi. Z jednym wyjątkiem.

Gdzieś tam jeszcze tworzyły się warstwy pośrednie, gdy stykały się ze sobą ochładzające się ciecze dwojga typów: krystalizująca się w minerały krzemiankowe magma i płynny metal, krystalizujący się w stop żelaza niklowego. Nie wiemy dokładnie, jak taki miks się tworzył. Czy powstał w głębi planetozymala, czy może na jego powierzchni, gdy krzemiany zalało roztopione żelazo wydostające się strumieniami z głębi. Znamy jedynie produkty końcowe, które spadają nam z nieba pod nogi. Jeżeli czytelnik nie wie, o czym tutaj jest teraz mowa, to pod koniec tego tekstu będzie mógł zobaczyć przykład takiego miksu. Ale to pod koniec. Bo na razie jeszcze trzeba o paru rzeczach wspomnieć.

DYCHOTOMIA IZOTOPOWA i WĘDRÓWKA PLANET.

Czytelnik zapewne ma już wyobrażenie o tym, jak z rozgrzanej materii dysku protoplanetarnego wytapiają się pierwsze okruszki ciał stałych, zbrylają się w planetozymale. Patrząc na to, co nam spada z nieba pod nogi wiemy, że niektóre z planetozymali po dziś dzień zachowały swą pierwotną naturę, inne zaś uległy pełnemu przetopieniu i dyferencjacji. Z tych zaś, które zachowały pierwotną naturę, część uległo uwodnieniu, a część nie, zachowując całkiem oryginalną postać, ale tę kwestię sobie na razie darujmy.

Wnikliwy czytelnik może się zapytać o to, co decydowało o tym, który planetyzymal się przetopi, a który nie? Czy to była kwestia losowa: jeden utworzył się z większej liczby radioaktywnych izotopów (po których właściwie nie zostało już ani śladu), a drugi z mniejszej? A może to kwestia czasu i ilości izotopów? Planetozymale tworzyły się przez dłużczy czas, niż żyły izotopy promieniotwórcze? Stąd tylko te wcześniejsze planetozymale zdążyły się nimi nasycić i przetopić, późniejsze zaś nie miały już dostępu do tych izotopów?

Otóż istnieje teoria, wsparta różnymi argumentami, wskazująca na ten drugi proces. Planetozymale mogły się rozwijać w dwóch populacjach. Pierwsza populacja miała dostęp do izotopów o krótkim czasie rozpadu, przetopiła sią a jeśli posiadała w swym składzie wodę i lotne związki, odparowały z powrotem do dysku protoplanetarnego. Zgodnie z tą koncepcją, populacja ta tworzyła się tuż po narodzinach CAl i chondr. Druga, późniejsza populacja, która narodziła się kilka milionów lat później, nie miała już dostępu do izotopów, zatem nie mogła się rozgrzać po wpływem promieniowania i przetopić. Jeśli zawierała wodę oraz lotne związki, substancje te zostały zachowane.

Cała ta koncepcja jest złożona i czerpie argumenty z różnych źródeł, w tym z modeli obliczeniowych - symulacji komputerowych. W punkcie wyjścia leży zaś podział meteorytów na jedynie dwie kategorie, odwołujący się do ich składu izotopowego. Jak gdyby wszystkie meteortyty, a raczej skały macierzyste, z których pochodzą, miały się wywodzić z dwóch odrębnych światów. Stąd też to hasło: dychotomia izotopowa. Ale nie będziemy się tu wdawać w detale.

Jeden z nowszych wariantów tej idei został niedawno opisany na łamach prestiżowego Science przez Tima Lichtenberga i Joannę Drążkowską, wraz z innymi współautorami (abstrakt, preprint). Pani Drążkowska napisała na ten temat również artykuł popularnonaukowy po polsku, pt. "Jak formował się Układ Słoneczny", który znajduje się w Uranii 5/2021 (815), na str. 16-21 (zob. stronę czasopisma). Tam też odsyłam po więcej szczegółów.

A skoro jesteśmy przy koncepcjach i teoriach, skoro poruszamy już temat tworzenia się Układu Słonecznego, warto wspomnieć o jeszcze jednej koncepcji, o modelu nicejskim. (W języku angielskim mówimy o Nice model, co daje nam zabawną grę słów, sugerując, że ten model jest całkiem niezły, a nie tylko, że pochodzi z Nicei). Według tej wizji, opartej o symulacje komputerowe, planety Układu Słonecznego powstały w miejscach bliższych gwieździe, niż miejsca, które zajmują aktualnie.

Po okresie tworzenia planet, całe roje planetozymali pozostawały na zewnąrz, na końcu, czy też za ostatnią planetą. Jednak olbrzymy: Jowisz, Saturn, Uran i Neptun zaczęły się oddalać od Słońca i grawitacyjnie oddziaływać na planetozymale, rozstrzeliwując je we wszystkie strony, zarówno poza Układ Słoneczny, jak i do jego środka. Tutaj jedynie o tym wspominam, a czynię tak nie tylko, aby zasygnalizować tę ciekawą koncepcję, ale też dla tego, że wedle niej, u zarania Układu Słonecznego była okazja, aby pośród planetozymali zapanował chaos i liczne zderzenia. Po szczegóły mogę zaś odesłać do następujących publikacji z roku 2005 w Nature: R. Gomez i wsp. (abstrakt, PDF), K. Tsiganis i wsp. (abstrakt, PDF), A. Morbidelli i wsp. (abstrakt, PDF), lub nowszych w tym temacie.

Model nicejski podaje nam teoretyczne wyjaśnienie Wielkiego Bombardowania (ang. Late Heavy Bombardement). Badania prowadzone na Księżycu sugerują, że większość kraterów powstała w tym samym, niewielkim oknie czasowym, dość wcześnie po utworzeniu się Księżyca. Jakby krótko po narodzinach Układu Słonecznego planety skaliste i Księżyc zostały masowo bombardowane przez setki małych ciał. Ale to taka ciekawostka.

METEORYTY.

Kiedy w planetozymal uderzył inny planetozymal z dużą prędkością, impet uderzenia dokonywał przetopień i modyfikacji opisywanych mianem metamorfizmu uderzeniowego. Ale również rozłupywał i wyrzucał w przestrzeń kosmiczną mniejsze fragmenty uczestników kraksy. Tak też ulatywały w przestrzeń wewnętrzne i zewnętrzne ich fragmenty: mniejsze lub większe bryły czystego żelaza, mieszanki żelaza z minerałami, czy odżelazowanego kamienia. Jeżeli zderzenie dotyczyło głazu utworzonego z materii Układu Słonecznego, jaka nie uległa żadnemu przetapianiu, w przestrzeń kosmiczną uleciały bryłki owego pierwotnego konglomeratu chondr i inkluzji CAl. Niektóre z tych bryłek po latach okołosłonecznej tułaczki postanowiły odpocząć na Ziemi, gdzie znane są jako meteoryty żelazne, żelazno-kamienne i kamienne.

Meteoryty kamienne, które zostały odłupane ze skały, jaka przeszła przetopienie, nazywane są achondrytami. Z kolei te meteoryty, które zostały odłupane od większego głazu, jaki nigdy nie przebył dyferencjacji, noszą nazwę chondrytów. Myślę, że czytelnik doskonale rozumnie, czemu tak właśnie się meteoryty dzieli i czemu tak się nazywają ;-)

Wszystkie te meteoryty dzielą się dalej na wiele kategorii, grup i klas. Jednak w tym tekście nie będziemy się tym zajmować. Klasyfikacja jest skomplikowana i odwołuje się do niewielkich różnic w proporcji takich a nie innych związków chemicznych, detali mineralogicznych, petrologicznych. Krótko mówiąc, opisywanie klasyfikacji meteorytów wymaga stworzenia dużego tekstu. Zamiast tego, proponuję tutaj przegląd wybranych meteorytów.

PRZEGLĄD METEORYTÓW.

Bez względu na to, kiedy i jak kształtowały się planetozymale, ich fragmenty dotarły na Ziemię. Jedne mają żelaza sporo, inne prawie w ogóle. Jedne mają chondry, inne ich nie mają. Jedne mają w sobie wodę, inne zaś nie miały z nią nic wspólnego. W punkcie wyjścia mamy następujące kategorie meteorytów: żelazne, żelazno-kamienne i kamienne, gdzie ta ostatnia kategoria dzieli się na achondryty i chondryty. Do każdej z nich dobrałem przynajmniej jeden okaz.

Na początek niech będzie oktaedryt, rodzaj meteorytu żelaznego (w tym przypadku będzie to meteoryt Toluca). Fragment pokazany na zdjęciu został przecięty i na sfotografowanej powierzchni widać figury Widmanstättena. Są to krzyżujące się pod pewnymi kątami linie - ujawniające się po oszlifowaniu i wytrawieniu powierzchni - tworzone przez minerały kamacytu i taenitu, krystaliczną postać stopu żelaza z niklem.

Ryc. 4.
Meteoryt żelazny Toluca.
© H. Raab, Wikimedia Commons (źr).

Kolejny przykład to pallasyt, rodzaj meteorytu żelazno-kamiennego (meteoryt Esquel). Moim zdaniem pallasyty to wizualnie najbardziej przedziwne meteoryty. Po ich przecięciu i oszlifowaniu ukazuje się mieszanina kryształów oliwinu i czystego żelaza niklowego. Wypreparowanie odpowiednio cienkiego plastra pozwala, aby światło częściowo przenikało i rozświetlało oliwin. Wówczas takie coś przypomina bardziej futurystyczną ozdobę, aniżeli naturalny wytwór przyrody.

Ryc. 5.
Meteoryt żelazno-kamienny Esquel.
© Captmondo, Wikimedia Commons (źr).

Trzecim przykładem będzie tutaj aubryt, rodzaj achondrytu (meteoryt Cumberland). Ten typ meteorytów (a raczej skały macierzystej, z której fragment został wybity i upadł na Ziemię jako meteoryt) utworzył się w bardzo redukcyjnych warunkach. Zawiera dużo enstatytu (rodzaj piroksenu, MgSiO₃) i prawie nie ma żelaza, dzięki czemu jest biały w środku. Wiele pierwiastków, które w ziemskich kamieniach tworzy tlenki, tutaj tworzy siarczki. Ten typ achondrytów zawiera minerały nie występujące na ziemi.

Ryc. 6.
Meteoryt kamienny, achondryt Cumberland.
© Claire H. , Wikimedia Commons (źr).

Istnieją meteoryty, które pochodzą z planetoidy Westa. Ale niektórych bardziej zdumiewają kamienie, które przyleciały do nas z Marsa. W wielu przypadkach zawierają uwięzione w skale pęcherze gazu, który to – po otwarciu i skrupulatnym przebadaniu – okazuje się być identyczny w składzie, jak atmosfera Marsa. A tą znamy doskonale, skoro wysyłamy na Marsa roboty, jakie wielokrotnie tę atmosferę próbkowały i analizowały.

Poniżej wybrałem jeden z takich meteorytów, achondryt zaliczany do nakhlitów (meteoryt Nakhla). Co ciekawe, jest on datowany na zaledwie 1,25 mld lat. Składa się z takich minerałów, jakie znamy z ziemskich skał magmowych. Ciekawe, co to tam walnęło w tego Marsa, że wywaliło w kosmos kawał skały i to z takim impetem, że doleciała aż do nas?

Ryc. 7.
Meteoryt kamienny, marsjański achondryt Nakhla.
© NASA, Wikimedia Commons (źr).

Kolejnym ciekawym okazem, jaki chciałbym tu pokazać, jest chondryt węglisty z grupy CM. Jak to było zaznaczone wcześniej, chondryty to skała, która została utworzona przez minerały i kondensaty wytworzone w dysku protoplanetarnym i nie uległa przetopieniu. Jednak w przypadku tej grupy (węgliste CM), ich pierwotne minerały uległy przemianie w minerały wtórne na skutek kontaktu z bardzo gorącą wodą. Te chondryty zawierają serpentyn, czyli uwodniony krzemian magnezu oraz uwodnione siarczki żelaza.

W tym konkretnym meteorycie, jaki jest uwidoczniony na zdjęciu poniżej (Murchison), odkryto presolarne ziarna wąglika krzemu (SiC), datowane na czas od kilka milionów po aż 3 ± 2 mld lat przed rokiem zero (przed wytopieniem się CAl). Zaintrygowanych zapraszam do lektury artykułu Philippa R. Hecka i wsp. z 2010 r. (tutaj).

Ryc. 8.
Chondryt węglisty - meteoryt Murchison.
© Art Bromage, Basilicofresco, Wikimedia Commons (źr).

Również w tym okazie (w meteorycie Murchison) odkryto związki organiczne i to nie byle jakie, bo pozaziemskie aminokwasy, uracyl (C₄H₄N₂O₂) i ksantynę (C₅H₄N₄O₂). Uracyl to zasada azotowa wchodząca w skład RNA. Krótko mówiąc, to kluczowy biochemiczny budulec systemu naszej informacji genetycznej. Z kolei ten drugi związek, to zasada purynowa, prekursor kwasu moczowego, ale nie tylko, bo jej metylową pochodną jest… kofeina. Niesamowite, nieprawdaż? Na mnie to wciąż robi nieziemskie wrażenie.

Czy to możliwe, że budulce naszego DNA/RNA fruwają sobie swobodnie po Galaktyce, gromadzą się w dyskach protoplanetarnych, aby wnikać w planetozymale, z jakich później kształtują się planety? Może jakieś prawidła przyrody sprawiają, że takie związki po prostu spontanicznie i w dużej ilości tworzą się z tego węgla, wodoru, azotu i tlenu w kosmosie? Promieniowanie emitowane przez gwiazdy może być całkiem niezłym katalizatorem różnych reakcji. A jeśli nie tworzą się gdzieś tam, to może chociaż na powierzchniach komet i planetoid, z innych związków organicznych pod wpływem promieniowania słonecznego?

Poza tym, skoro po kosmosie lata ksantyna, to czy kiedyś znajdziemy też kofeinę? No jak tu nie okazywać nadmiernej ciekawości meteorytom, planetoidom, kometom i dyskom protoplanetarnym?

Zainteresowanych aminokwasami w meteorycie Murchison odsyłam do artykułu Zity Martins i wsp. z 2008 r. (abstrakt, preprint).

Kolejnym przykładem jest chondryt zwyczajny typu L (NWA 869) oraz LL (NWA 3189). Na przeciętej i wypolerowanej powierzchni uwidacznia się ogrom chondr, w pierwszym przypadku też troszkę inkluzji żelaza metalicznego, ale tylko w pierwszym przypadku (typ LL oznacza akurat niską zawartość żelaza).

Ryc. 9.
Chondryt NWA 869.
© H. Raab, Wikimedia Commons (źr).

Ryc. 10.
Chondryt NWA 3189.
© James St. John, Wikimedia Commons (źr).

Chondry widać lepiej na zdjęciu zamieszczonym w tweecie poniżej. W tym przypadku jest to fragment meteorytu NWA 7020 - chondrytu węglistego CR, jeśli wierzyć opisowi:

Ryc. 11.
Chondry w meteorycie NWA 7020.
Kliknij na obrazek, aby przejść do strony z tym tweetem.

Natomiast w tych tweetach znajdują się zdjęcia chondr, ale po wycięciu cienkiej i niewielkiej płytki z meteorytu i spojrzeniu na nią pod optycznym mikroskopem petrologicznym, w świetle spolaryzowanym, który różne minerały barwi na różne kolory:

Ryc. 12.
Chondry pod mikroskopem.
Kliknij na obrazek, aby przejść do strony z tym tweetem.

Ryc. 13.
Chondry pod mikroskopem.
Kliknij na obrazek, aby przejść do strony z tym tweetem.

Kamienie z kosmosu po pocięciu, oszlifowaniu i dodatkowych pracach, nabierają wartości kolekcjonerskiej i jubilerskiej. Ale kolczyki, naszyjniki czy ekspozycje zalegające na półce w centralnej części domu tak, aby odwiedzającym od razu rzucały się w oczy, nie są tym, co meteoryty chciałyby nam zaoferować. Mam nadzieję, że tym tekstem miałem okazję zasugerować, jak wypadałoby o tych kamieniach z kosmosu myśleć i co udało się nam dowiedzieć o własnej przeszłości, uważnie je studiując.

Żadnego z poruszonych tu tematów nie wyczerpałem, tak że czytelnik może jeszcze odkryć ogrom fascynujących zagadnień, zarówno w temacie geologii Ziemi, jak też w temacie tworzenia się gwiazd i tego wszystkiego, co się dzieje w dyskach protoplanetarnych. O samych tylko meteorytach można by pisać więcej i więcej. Ale jeden tekst nie może przecież zawierać wszystkiego i kiedyś go trzeba zakończyć.

Zatem kończy się odnośnikami do chondr pod mikroskopem; do tych chondr, które skondensowały i skrystalizowały się jeszcze w dysku protoplanetarnym, a które później tworzyły pierwsze skały, jeszcze nie osadzone na żadnej planecie. Wszak to z tych skał planety dopiero powstały! Zatem jeśli temat ciekawy, zachęcam, aby grzebać w nim dalej.