Исследовательская работа "Сихотэ-Алиньский метеорит"

Муниципальное автономное образовательное учреждение

Лицей Инновационных Технологий

Исследовательская работа

по географии на тему:

«Сихотэ-Алинский метеорит»

Работа ученика 6б класса

Громова Артёма

Руководители: учитель географии

Борисова Марина Олеговна

учитель физики

Некрашевич Елена Александровна

Хабаровск

2015

Содержание

Введение………………………………………………………… стр. 3

1. Общая характеристика метеоритов …………………………... стр. 4

1. Понятие метеорита ………………………………………. стр.4

2. Процесс падения метеоритных тел на землю .…………. стр. 4

3. Классификация метеоритов по составу ………………… стр. 5

4. Следы внеземной органики в меторитах ……………….. стр.6

1. Сихотэ-Алинский метеорит…………………………………….. стр.8

1. Общая характеристика метеорита …………………….... стр.8

2. Место падения……………………………………………. стр.8

3. Процесс падения Сихотэ-Алинского метеорита……….. стр. 9

4. Свидетели падения и их впечатления от увиденного….. стр. 10

5. Исследования состава метеорита………………………... стр. 11

1. Мои исследования осколка Сихотэ-Алинского метеорита….... стр. 15

1. Физический состав…………………………………….. стр. 15

2. Плотность………………………………………………. стр. 15

3. Радиоактивность……………………………………….. стр. 16

4. Магнитные свойства…………………………………… стр. 16

5. Реакция на химические соединения…………………... стр. 18

Заключение ……………………………………………………….. стр. 19

Список использованных источников……………………............. стр. 20

Приложение ………………………………………………………. стр. 21

Введение

12 февраля 1947 года в 10 часов 38 минут утра, по местному времени, в Уссурийской тайге, в западных отрогах горного хребта Сихотэ-Алиня, произошло падение железного метеорита. Это уникальное явление природы мирового масштаба, в последствии получило название «Сихотэ-Алинский железный метеоритный дождь».

Об этом редчайшем событии написаны сотни статей в России и за рубежом, собран богатейший фото и киноматериал, образцы Сихотэ-Алинского метеорита находятся во всех крупнейших музеях мира, для изучения этого явления было организовано 15 экспедиций (1947-1950 гг., 1967-1977 гг.)

Один из исследователей Сихотэ-Алинского метеоритного дождя Е.Л. Кринов писал: «Он представляет собой самый обильный и притом железный метеоритный дождь, далеко превосходящий все известные метеоритные дожди ка по числу индивидуальных экземпляров, так и по их общей массе».

Несмотря на уникальность и мировое значение этого события, мало кто из современных жителей Дальнего Востока что-либо знает о Сихотэ-Алинском железном метеоритном дожде. В своей научно-исследовательской работе, я бы хотел напомнить об этом интереснейшем факте. В нашем лицее находится фрагмент метеорита, и мы имеем уникальную возможность изучить состав и свойства этого образца.

Цель моей научно-исследовательской работы - дать общую характеристику метеоритов, изучить исторические факты падения и исследования Сихотэ-Алинского метеорита, описать его характерные особенности, опытным путем получить сведения о химических и физических свойствах (состав, плотность, магнитность, радиоактивность, реакции на химические соединения).

1. Общая характеристика метеоритов

Метеорит — это тело космического происхождения, упавшее на поверхность крупного небесного объекта.

Большинство найденных метеоритов имеют вес от нескольких граммов до нескольких килограммов (крупнейший из найденных метеоритов — Гоба, вес которого, по подсчетам, составлял около 60 тонн). Полагают, что в сутки на Землю падает 5 тонн метеоритов, или 2 тысячи тонн в год.

Примеры различных метеоритов, упавших на Землю

Процесс падения метеорных тел на Землю

Метеорное тело входит в атмосферу Земли на скорости от 11 до 72 км/с.  На такой скорости начинается его разогрев и свечение. За счёт обгорания и сдувания набегающим потоком частиц вещества метеорного тела масса тела, долетевшего до поверхности, может быть меньше, а в некоторых случаях значительно меньше его массы на входе в атмосферу. Например, небольшое тело, вошедшее в атмосферу Земли на скорости 25 км/с и более, сгорает почти без остатка. При такой скорости вхождения в атмосферу из десятков и сотен тонн начальной массы до поверхности долетает всего несколько килограммов или даже граммов вещества. Следы сгорания метеорного тела в атмосфере можно найти на протяжении почти всей траектории его падения.

При соприкосновении метеорита с земной поверхностью на больших скоростях (порядка 2000-4000 м/с) происходит выделение большого количества энергии, в результате метеорит и часть

горных пород в месте удара испаряются, что сопровождается мощными взрывными процессами, формирующими крупный округлый кратер, намного превышающий размеры метеорита, а большой объём горных пород испытывает импактный метаморфизм.

Классификация метеоритов по составу

Наиболее часто встречаются каменные метеориты (92,8 % падений). Они состоят в основном из силикатов: оливинов и пироксенов.

Подавляющее большинство каменных метеоритов (92,3 % каменных, 85,7 % общего числа падений) — хондриты. Хондритами они называются, поскольку содержат хондры — сферические или эллиптические образования преимущественно силикатного состава. Большинство хондр имеет размер не более 1 мм в диаметре, но некоторые могут достигать и нескольких миллиметров. Состав хондритов практически полностью повторяет химический состав Солнца, за исключением лёгких газов, таких как водород и гелий. Поэтому считается, что хондриты образовались непосредственно из протопланетного облака, окружающего Солнце, путём конденсации вещества и аккреции пыли с промежуточным нагреванием.

Ахондриты составляют 7,3 % каменных метеоритов. Это обломки протопланетных тел, прошедшие плавление и дифференциацию по составу (на металлы и силикаты).

Железные метеориты состоят из железоникелевого сплава. Они составляют 5,7 % падений.

Железосиликатные метеориты имеют промежуточный состав между каменными и железными метеоритами. Они сравнительно редки (1,5 % падений).

Следы внеземной органики в метеоритах

Углистый комплекс

Углеродосодержащие метеориты имеют одну важную особенность — наличие тонкой стекловидной коры, образовавшейся, по-видимому, под воздействием высоких температур. Эта кора является хорошим теплоизолятором, благодаря чему внутри углистых метеоритов сохраняются минералы, не выносящие сильного нагрева — например, гипс. Таким образом стало возможным при исследовании химической природы подобных метеоритов обнаружить в их составе вещества, которые в современных земных условиях являются органическими соединениями, имеющими биогенную природу:

• Насыщенные углеводороды

  • Изопреноиды

  • н-Алканы

  • Циклоалканы

• Ароматические углеводороды

  • Нафталин

  • Алкибензолы

  • Аценафтены

  • Пирены

• Карбоновые кислоты

  • Жирные кислоты

  • Бензол карбоновые кислоты

  • Окси бензойные кислоты

• Азотистые соединения

  • Пиримидины

  • Пурины

  • Гуанилмочевина

  • Триазины

  • Порфирины

Наличие подобных веществ не позволяет однозначно заявить о существовании жизни вне Земли, так как теоретически при соблюдении некоторых условий они могли быть синтезированы и абиогенно.

С другой стороны, если обнаруженные в метеоритах вещества и не являются продуктами жизни, то они могут быть продуктами преджизни — подобной той, какая существовала некогда на Земле.

«Организованные элементы»

При исследовании каменных метеоритов обнаруживаются так называемые «организованные элементы» — микроскопические (5-50 мкм) «одноклеточные» образования, часто имеющие явно выраженные двойные стенки, поры, шипы и т. д.

На сегодняшний день не является неоспоримым фактом, что эти окаменелости принадлежат останкам каких-либо форм внеземной жизни. Но, с другой стороны, эти образования имеют такую высокую степень организации, которую принято связывать с жизнью.

Кроме того, такие формы не обнаружены на Земле.

Особенностью «организованных элементов» является также их многочисленность: на 1г. вещества углистого метеорита приходится примерно 1800 «организованных элементов».

1. Сихотэ-Алинский метеорит

Сихотэ-Алинский метеоритный дождь относится к числу уникальных явлений природы. Он представляет собой самый обильный и притом железный метеоритный дождь, далеко превосходящий все известные метеоритные дожди как по числу индивидуальных экземпляров, так и по их общей массе.

Общая характеристика

Сихотэ-Алинский метеорит — железный метеорит массой 23 тонны, часть метеоритного дождя, общая масса осколков которого оценивается в 60—100 тонн. Входит в десятку крупнейших метеоритов мира.

По химическим анализам, Сихотэ-Алинский метеорит состоит из 94 % железа, 5,5 % никеля, 0,38 % кобальта и небольших количеств углерода, хлора, фосфора и серы.

Место падения

Метеорит упал 12 февраля  1947 года  около посёлка Бейцухе Приморского края в Уссурийской тайге в горах Сихотэ-Алинь на Дальнем Востоке. Он раздробился в атмосфере и выпал железным дождём на площади 35 квадратных километров.

На месте падения тайга была опустошена. Многие деревья были разбиты, их вершины срублены. Обломки древесных стволов висели на кронах уцелевших деревьев. Снег был уплотнен и образовавшийся плотный наст свободно выдерживал человека.

Среди этого хаоса зияли кратеры и воронки. Наибольший кратер имел диаметр 26 м и глубину 6 м. Огромные кедры, поваленные с корнями, лежали радиально вокруг кратеров.

Отдельные части дождя рассеялись по тайге на площади в виде эллипса с большою осью длиной около 10 километров.

Крупные куски образовали на поверхности почвы кратеры (от 0.5 до 30 м в диаметре). Их удары были настолько сильны, что эти куски частично разрушались, а их осколки были выброшены из кратеров.

14 февраля место падения было случайно замечено с воздуха летчиками П.Я. Фарциковым и А.И. Агеевым, выполнявшими плановый полет из Улунги в Хабаровск. По прибытии в Хабаровск они сообщили о своих наблюдениях в геологическое управление, которое немедленно организовало экспедицию для предварительного исследования места падения. В состав экспедиции входили геологи В.А. Ярмолюк, Г.Т. Татаринов и В.В. Онихимовский. 21 февраля экспедиция вылетела из Хабаровска и 24 февраля после двухдневного тяжелого перехода по тайге геологи добрались до мести падения. Часом позже место падения достиг владивостокский геолог Ф.К. Шипулин с двумя местными охотниками, который предпринял самостоятельные поиски, руководствуясь показаниями очевидцев о направлении полёта болида.

Процесс падения Сихотэ-Алиньского метеорита

В земную атмосферу вошло космическое тело диаметром в несколько метров и массой в сотни тонн. При движении через нее оно испытало многократное дробление. Первый разрыв тела на части произошел на высоте около 25 км, последний примерно км.

Куски первых стадий дробления прошли наиболее длинный путь в атмосфере, во время которого их поверхность испытывала сильный нагрев. Плавление и абляция привели к хорошо сформировавшейся коре и волнообразному рельефу поверхности метеоритов.

Куски первых стадий дробления прошли наиболее длинный путь в атмосфере, во время которого их поверхность испытывала сильный нагрев. Плавление и абляция привели к хорошо сформировавшейся коре и волнообразному рельефу поверхности метеоритов.

Фрагменты второй стадии дробления имеют более мелкий и резкий рельеф.

Наконец куски третьей стадии повторяют форму частей внутренней структуры метеоритного вещества.

Свидетели падения и их впечатления от увиденного

Жители таёжного Красноармейского района 12 февраля - явились свидетелями весьма редкого явления. В 10 часов утра на небосводе был замечен гигантский пылающий метеорит, пронесшейся с огромной скоростью в направлении отрогов Сихотэ-Алинского хребта. Падение метеорита сопровождалось громовым шумом, вызвавшем сотрясение воздуха, от которого в окнах многих зданий разбились стекла, разрушались трубы, как в сильную бурю качались бекона деревья. В ряде мест огромные дубы и кедры были вырваны с корнями. При падении метеорит оставил за собой густой дымный след коричнево-красного цвети, державшийся в воздухе длительное время. Были слышны взрыв. Установить место падения метеорита пока не удалось.

Художник Петр Медведев из Имана стал свидетелем падения Сихотэ-Алинского метеорита во время рисования картины с местным пейзажем и запечатлел метеорит на ней. В 1957 году в СССР была выпущена почтовая марка, созданная на основе этого этюда.

Первыми обнаружили место падения лётчики Дальневосточного геологического управления, которые возвращались с задания. Они-то и сообщили эту новость руководству управления в Хабаровске.

Карта Приморского края, где в 1947 году упал Сихотэ-Алинский метеорит

Исследование метеорита

В апреле 1947 года для изучения места падения и сбора всех частей метеорита Комитетом по метеоритам Академии Наук СССР была организована экспедиция под руководством академика В. Г. Фесенкова — председателя Комитета. Общий состав экспедиции определялся в 9 человек. Штабом Приморского военного округа в распоряжение экспедиции было выделено подразделение минёров и сапёров из 13 человек.

Почтовая марка с изображением

падения метеорита

Обломки Сихотэ-Алинского метеорита

Геологи обнаружили около 30 кратеров и воронок и составили план их расположения. В одной из воронок среди разбитых скальных пород они собрали метеоритные осколки.

Экспедиция провела детальное обследование места падения, опросила очевидцев, выполнила теодолитную съемку местности и собрала несколько тонн индивидуальных экземпляров и фрагментов метеоритного дождя. Но главное состоит в том, что эта экспедиция положила начало многолетним последующим исследованиям Сихотэ-Алинского падения, которые продолжаются и до сих пор.

Академик В. Г. Фесенков на основании уже имеющихся документальных данных и описаний многих сотен очевидцев установил, что метеорит вторгся в земную атмосферу со скоростью около 14 км в секунду. Первоначально он весил около 1500 — 2000 т. Однако земной поверхности достигло всего около 100 т. Остальная масса «распылилась» в земной атмосфере в тот момент, когда метеорит проносился в ней с космической скоростью. До встречи с Землей метеорит двигался в межпланетном пространстве вокруг Солнца приблизительно в том же направлении, как и наша Земля. Орбита его движения была похожа на орбиту астероидов — многочисленных малых планет, находящихся главным образом между орбитами Марса и Юпитера. Размер их бывает незначительным. Некоторые из астероидов не больше крупных метеоритов. Сихотэ-Алинскии метеорит и является, по мнению академика Фесенкова, одним из многочисленных мелких астероидов.
Всего было собрано несколько десятков тысяч фрагментов общей массой более 27 т. Самый крупный не разрушившийся экземпляр весит 1745 кг. Сихотэ-Алинский метеорит отнесен к типу грубоструктурных октаэдров химической группы IIB. Его химический состав: Fе 93.29; Ni 5.94; Со 0.38; Сu 0.03; Р 0.46; S 0.28 (мас.%). 

Разрез фрагмента Сихотэ-Алинского метеорита

В минеральном составе доминирует металлическое железо, в незначительных количествах присутствуют троилит (FeS), шрейберзит ([Fе,Ni]₃Р) и хромит (FеCr₂O₄). Предел прочности при растяжении 4.4 кгс/мм², при сжатии - 40.6 кгс/мм². Расчеты орбиты показали, что Сихотэ-Алинcкое метеоритное тело даже на наибольшем расстоянии от Солнца находилось внутри пояса астероидов и никогда не приближалось к Солнцу ближе чем на радиус земной орбиты. Распад родительского тела Сихотэ-Алинского метеорита, который привел к формированию данной орбиты, произошел 350 млн. лет назад.

Обоз первой экспедиции Комитета по метеоритам на пути к месту падения Сихотэ-Алиньского метеорита. Апрель 1947 г.

Саперы вытаскивают из кратерной воронки самый большой фрагмент Сихотэ-Алинского метеорита весом 1745 кг. Снимок 1950 г.

1. Мои исследования Сихотэ-Алинского метеорита

Физический состав метеорита

Сначала я определил, из чего состоит метеорит. Для этого пришлось стесать напильником ржавчину. После нескольких минут работы показался металлический блеск. Сделав вывод по проведённому эксперименту, я предположил, что осколок метеорита состоит из железа.

Изучение физических свойств метеорита

в кабинете географии

Плотность

По результатам предыдущего исследования я предположил, что метеорит состоит из железа. Для проверки этого вывода надо определить плотность вещества, из которого состоит метеорит. Взвесив осколок напольными весами я узнал его массу. Она составила 7 кг 100 г. Затем надо было определить его объём, что я проделал с помощью двух вёдер и 150 мл мензурки. Налив в 2 ведра воды я опустил метеорит в первое и отметил насколько поднялся уровень воды. Вытащив метеорит, я мензуркой долил воды до отметки. Получилось 920 мл.

Дано:	Решение:
m=7.1 кг
V=0.00092 м3	ϸ=7.1 : 0.00092=7718 кг/м³
ϸ-?

Ответ: 7718 кг/м³.

Итак, я узнал, что плотность равна 7718 кг/м³. Сравнив по таблице с плотностью других веществ, я убедился, что осколок метеорита действительно состоит из железа.

Радиоактивность

Определив плотность, мы занялись изучением других свойств метеорита. Обладает ли этот осколок радиоактивными свойствами? Для этого я воспользовался дозиметром. Измерив дозиметром радиоактивный фон около осколка и сравнив с ранее измеренным фоном воздуха, я пришёл к выводу, что осколок не испускает радиации.

Дозиметр

Магнитные свойства

Следующим этапом моего исследования стало определение магнитных свойств осколка. Воспользовавшись компасом, я установил, где находится север, а затем поднёс компас к метеориту. Стрелка компаса повернулась в сторону метеорита, значит он обладает магнитными свойствами. Для проверки этого свойства мне пришлось воспользоваться магнитным зондом.

Магнитный зонд

Компас

Магнитное поле Земли

Магнитное поле метеорита (с разных сторон)

Реакция на химические соединения

Исследовав физические свойства метеорита, я заинтересовался его химическими свойствами. Решив посмотреть реакцию метеорита на агрессивные среды, я провел анализы в кабинете химии. Полив на метеорит разными кислотами, мне удалось выяснить, что метеорит не реагирует на агрессивную среду.

Список используемых кислот и щелочей:

1. Соляная (HCI)

2. Щёлочь (NaOH)

3. Серная (H2SO4)

4. Гидроксид калия (KOH)

Изучение химических свойств метеорита в кабинете химии

Заключение

Таким образом, я пришел к выводу, что в составе Сихотэ-Алинского метеорита действительно преобладает железо, а так же в небольших количествах есть примеси других химических элементов. Согласно исследованиям академика Заварицкого, этот метеорит является типичным представителем метеоритов, отличающийся только своими большими размерами. Предполагается, что средний состав метеоритов соответствует среднему составу Земли. Железные метеориты, вроде Сихотэ-Алинского, соответствуют по составу железному ядру Земли, железо-каменные – промежуточным слоям и чисто каменные – наружным слоям.

Список использованных источников

1. Кринов Е.Л. Сихотэ-Алинский метеорит. // Наука и жизнь, №7, 1951 г.

2. Томилин А. Н. Метеориты. //Молодая гвардия. 1970 г.; стр.50-52

3. Фесенков В.Г. Сихотэ-Алинский метеорит и его значение для происхождения и эволюции Солнечной системы. // Успехи физических наук. 1951 г., май, том XLIV вып. 1; стр.95-96

4. ru.wikipedia.org/wiki Сихотэ-Алинский метеорит

5. kamnisneba.ru

Приложение

Самый большой метеорит, найденый на Земле

Каменный метеорит

Железо-силикатный

метеорит

Железный метеорит

16