Новые исследования показали сходство земного и космического железа

Ученые впервые обнаружили на Земле в ассоциации с самородным железом два минерала, которые ранее считались характерными для железных метеоритов (обломков астероидов, упавших на Землю). Сопоставив данные по минералогии железных метеоритов и земных пород с самородным железом, авторы показали их значительное сходство. Эти результаты указывают на то, что в земной коре могут возникать условия, необходимые для образования «космических» минералов. Открытие позволит лучше понять, как формируются обогащенные железом астероиды и ядра планет. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в Journal of Geophysical Research: Planets.

Метеориты — это обломки космических тел (астероидов и планет), достигшие поверхности какой-либо планеты, например, Земли. Некоторые из них — железные метеориты — преимущественно состоят из сплава железа и никеля и содержат необычные для Земли бескислородные минералы, в том числе карбиды, фосфиды и нитриды. Формирование таких минералов, в которых углерод, фосфор или азот выступают в отрицательной степени окисления и связаны с металлами, не типично для пород земной коры. Вместо них на современной Земле образуются содержащие кислород минералы: оксиды железа, а также карбонаты, фосфаты и нитраты.

Самородное железо было найдено на Земле еще в XIX веке на острове Диско (Гренландия). Однако на протяжении долгого времени считалось, что в верхних оболочках современной Земли нет условий, в которых могли бы формироваться его «космические» спутники, типичные для железных метеоритов. Находки таких минералов почти всегда интерпретировались как индикатор внеземного происхождения образцов.

Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург), Института геологии алмаза и благородных металлов (Якутск) и Университета имени Бен-Гуриона (Израиль) впервые обнаружили два типичных для железных метеоритов бескислородных минерала — хаксонит и уакитит — в породах верхней земной коры. Интересно отметить, что уакитит был открыт совсем недавно другими российскими исследователями в железном метеорите Уакит.

Хаксонит (карбид железа и никеля) авторы обнаружили в породах Норильского рудного района в России. Второй минерал — уакитит (нитрид ванадия) — исследователи нашли в породах формации Хатрурим в Израиле. Оба минерала обнаружены в виде микроскопических (микронных) вкраплений в породе в ассоциации с самородным железом.

Хаксонит имеет вид бело-желтых блестящих игольчатых кристаллов, сросшихся с самородным железом. Именно такие структуры этот минерал формирует в железных метеоритах. Уакитит встречается в виде золотисто-желтых мелких зерен среди кристаллов самородного железа, шрейберзита (фосфида железа), троилита (сульфида железа) и добреелита (сульфида хрома).

Ученые проанализировали минеральную ассоциацию земного самородного железа и железных метеоритов и обнаружили ее значительное сходство. Исходя из этого исследователи предположили, что условия формирования самородного железа на Земле и как минимум некоторых железных метеоритов совпадают.

«Интерес к минералам, из которых состоят богатые железом метеориты и астероиды, значительно возрос в последние годы в связи с недавно запущенной космической миссией NASA "Психея". Это программа, в рамках которой специалисты будут изучать химический и минеральный состав богатого металлом одноименного астероида. Сейчас крайне важно понять, какие минеральные фазы могут в нем присутствовать и какие условия нужны для их формирования, поскольку космический аппарат оснащен лишь набором приборов дистанционного зондирования, что ограничивает возможность подробно анализировать вещество Психеи», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Олег Верещагин, кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры минералогии Института наук о Земле СПбГУ.

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.