Метеориты и астроблемы. проект ДШ 2. Итоговый индивидуальный проект метеориты и астроблемы
 Скачать 1.35 Mb.
|
|
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение "Добровская школа-гимназия имени Я.М. Слонимского" Симферопольского района, Республики Крым ИТОГОВЫЙ ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ «МЕТЕОРИТЫ И АСТРОБЛЕМЫ» Подготовил обучающийся 10-Б класса Османов Назим Руководитель Голубева Л.Д. с.Доброе, 2023 Оглавление Введение………………………………………………………………. стр 3 Глава 1. Теоретическая часть «Метеориты и астроблемы» …………стр 5 Виды метеоритов и астроблем…..…………………………….. стр 5 1.2. Случаи падения метеоритов на Землю…… …………………….стр 8 1.3. Взаимодействие Земли и метеоритов……………..……………. стр 10 1.4. Метеоритная угроза для Земли …………………………………..стр 12 Глава 2. Практическая часть…………………………………………..стр 13 Заключение…………………………………………………………….. стр 16 Список источников и литературы…………………………………….стр 17 Приложения……………………………………………………………. стр 18 Введение Космонавтика имеет безграничное будущее, и ее перспективы беспредельны, как сама Вселенная. (Королев С.П.) Расчеты профессора В.Л. Масайтиса и М.С. Мащака показывают, что на территории России и сопредельных стран должно было бы находиться 1280 астроблем более 1 км диаметром, не стертых эрозией и обнажающихся на поверхности. Мы же знаем пока на этой площади только 42 метеоритных кратера. Однако не вызывают сомнений факты возникновения в связи с этими событиями месторождений полезных ископаемых Ni, Cu, Pb и Zn, Hg, алмазов, колчедана... Помимо прямых генетических связей различных руд с импактными событиями следует помнить и о том, что астроблемы являются структурами, в которых после их возникновения формируются месторождения горючих сланцев, угля, цеолитов, гипса и ангидрита, они служат также ловушками для нефти и газа. Поэтому перед исследователями астроблем - безграничное поле деятельности. (В. И. Фельдман. Астроблемы - звёздные раны Земли) Актуальность этой проблемы велика и имеет практическое значение не только для изучения, но и применения в практических (прогностических) расчетах предстоящих катастроф и выводов об их последствиях. Прогнозами астероидной опасности начали заниматься в 70-е годы 20 века, и в настоящее время заняты многие ученые мира и России в том числе. Но целенаправленно этими работами занимаются только 6 обсерваторий: три в Австралии, две в США (одна из них в Аризоне) и одна в Европе. Более же ста обсерваторий в мире наблюдают эти объекты разрозненно. Сейчас НАСА проводит оперативную инвентаризацию всех космических странников, выясняет их траекторию и возможные влияния на них со стороны космическими объектами. По последним подсчетам специалистов НАСА в самой Солнечной системе и на ближайших подступах к ней насчитывается несколько тысяч метеоритов размером более 1 км, и чьи траектории время от времени пересекают траекторию движения Земли. Цель проекта: обобщить информацию о метеоритах и астроблемах. Выяснить, какое влияние оказывают метеоритные тела на Землю. Методы проекта: сравнение, анализ, синтез, анкетирование. Проблема проекта: малое количество людей знает о проблеме метеоритной опасности и последствиях падения метеоритов на землю. Гипотеза проекта: опасны ли метеориты для нашей планеты? Задачи проекта: Проанализировать литературу, которая даст ответы на вопросы: - что из себя представляют метеориты; - какие виды метеоритов существуют; - выяснить, по какой причине они падают на землю; - узнать, каково влияние метеоритных тел на геологическое развитие Земли. Провести анкетирование о метеоритной опасности. Систематизировать полученные знания. Объект исследования: информация, полученная из разных источников. Новизна исследования состоит в обобщении материала по метеоритной опасности для нашей планеты и проведению анкетирования среди учащихся с целью выявить, насколько они владеют материалом по данной теме. Этапы работы над проектом
Глава 1. Теоретическая часть «Метеориты и астроблемы» Виды метеоритов и астроблем Метеорит – это космическое тело, не сгоревшее в атмосфере планеты и долетевшее до поверхности. Обычно метеориты имеют вес от нескольких граммов до нескольких килограммов. Каменные метеориты — это основной тип метеоритов падающих на Землю, а это более 90% от всех метеоритов. Каменные метеориты состоят в основном из силикатных минералов. [См.Приложение 1] Существуют два основных типа каменных метеоритов – хондриты и ахондриты. И хондриты, и ахондриты разделены на множество подгрупп в зависимости от их состава минералов и структуры. Самый распространенный тип каменных метеоритов — обыкновенные хондриты. Каменный метеорит типа хондрита является материалом, из которого была сформирована солнечная система, и который мало изменился, по сравнению со скальными породами больших планет, которые были подвержены в течении миллиардов лет геологической активности. Они могут многое рассказать нам много о том, как была сформирована солнечная система. Когда хондриты изучают в тонком срезе, то анализируя соотношение между различными типами минералов можно получить информацию о составе пыли, из которой Солнечная система была сформирована, и тех физических условиях (давление, температура) протопланетного диска, которые были в момент формирования системы. Следующая группа каменного метеорита — ахондриты, включают в себя метеориты астероидного, Марсианского и Лунного происхождения. В процессе эволюции они подверглись высокой температуре, а это означает, что в какой-то момент они растворились в магме. Когда магма охлаждается и кристаллизуется, она создает концентрические слоистые структуры. Планеты земной группы — Меркурий, Венера, Земля и Марс, в процессе формирования образовали планетарную кору, мантию и ядро. Поэтому, каменный метеорит в форме ахондрита, например метеорит с Меркурия, может рассказать нам многое о внутренней структуре и формировании планет. Железные метеориты раньше считали частью разрушенного ядра одного большого родительского тела размером с Луну или больше. Но теперь известно, что они представляют множество химических групп, которые в большинстве случаев свидетельствуют в пользу кристаллизации вещества этих метеоритов в ядрах разных родительских тел астероидных размеров. Другие же из этих метеоритов, возможно, представляют собой образцы отдельных сгустков металла, который был рассеян в родительских телах. Есть и такие, которые несут доказательства неполного разделения металла и силикатов, как железо - каменные метеориты. Железо-каменные метеориты делят на два типа, различающиеся химическими и структурными свойствами: паласиты и мезосидериты. [См.Приложение 2] На протяжении всей истории человечества людей интересовали падающие с неба камни. Когда-то они считались вестниками богов и хранились в храмах, как святыни. Уже в 77 г. н.э. знаменитый римский естествоиспытатель Плиний Старший писал в своей 37-томной «Естественной истории»: «...но, что камни часто на землю падают, в этом никто сомневаться не будет». Однако за историческое время отмечались падения на Землю лишь сравнительно небольших обломков космических тел: до нескольких метров поперечником и массой до 1,5 т c образованием небольших (диаметром несколько десятков метров) воронок и лунок, как, например, при выпадении Сихотэ-Алиньского железного дождя 12 февраля 1947 г. в Приморье. Более крупные воронки (размером в сотни метров) очень долго изучали геологи, прежде чем стало ясно, что и они также представляют собой результат столкновения нашей планеты с космическими телами. Так, кратеры Каали на острове Сааремаа в Эстонии интриговали исследователей целых сто лет – с 1827 до 1927 гг., – пока эстонский геолог И.А.Рейнвальд не доказал их метеоритную природу. И лишь в 40–50-х гг. прошлого века, когда геологи начали широко применять аэрофотосъёмку, выяснилось, что на поверхности земного шара имеется немало округлых (кольцевых) геологических структур необычного строения. Комплексное изучение показало – это следы ударов космических тел. В 1960 г. американский геолог Р.Дитц предложил называть их астроблемами, что в переводе с греческого означает звёздные раны. Точность и образность этого термина обеспечили ему мгновенное и повсеместное признание. Астроблема (от греч. астроn — звезда и blеma — рана) — геологическая структура значительных размеров, на поверхности космического тела или Земли, возникающая на месте древнего метеоритного кратера. Обычно имеет кольцевую форму и образуется в результате от удара массивного метеороида, астероида или кометного ядра. [1] В историческое время наблюдались падения на Землю лишь сравнительно небольших обломков космических тел до нескольких метров поперечником и весом до 1,0—1,5 т. При этом образовывались небольшие (диаметром в десятки метров) воронки и лунки, как, например, при выпадении Сихотэ-Алиньского железного дождя 12 февраля 1947 года в Приморье. Более крупные воронки (размером в сотни метров) очень долго изучали геологи, прежде чем становилось ясно, что и они также представляют собой результат столкновения с поверхностью нашей планеты космических тел. Так, кратеры Каали на острове Сааремаа в Эстонии интриговали исследователей с 1827 до 1927 года (100 лет!), пока, наконец, эстонский геолог И.А. Рейнвальд не доказал их метеоритную природу. И лишь в 1940—50-х годах, когда геологи начали широко применять аэрофотосъемку, выяснилось, что на поверхности земного шара имеется много округлых геологических структур необычного строения. Комплексное их изучение показало — это следы ударов космических тел. В 1960 году американский геолог Р. Дитц предложил называть их астроблемами, что в переводе с греческого означает «звездная рана». Точность и образность этого термина обеспечили ему мгновенное и повсеместное признание. [См.Приложение 3] В 1998 году число достоверно установленных астроблем превысило 200 (в том числе 20 из них в России), и ежегодно выявляется 2—5 новых. Размеры метеоритных кратеров различны — от 10—30 м до 340 км. Так же сильно колеблется и время их образования — от 2,5 млрд лет назад до наших дней. При этом небольшие (измеряемые десятками и сотнями метров) кратеры (их около 15%) относятся к молодым образованиям с возрастом не более 1 млн лет. Причина этого — быстрая эрозия поверхности планеты, приводящая к уничтожению мелких структур. Наоборот, крупные астроблемы диаметром в десятки и сотни километров имеют возрасты, измеряемые десятками и сотнями миллионов лет. [4] 1.2. Случаи падения метеоритов на Землю Кратер возникает, когда падающее на Землю тело не взрывается, а врезается в кору планеты на скорости от 11 км/с (если болид «догоняет» Землю, разгоняясь только земной гравитацией) до 72 км/с (в случае встречного столкновения). При этом «снаряд» превращается в плазму и пар, и раскалённые до пятнадцати тысяч градусов газы выбивают воронку в грунте. В первые мгновения глубина астроблемы (ударного кратера) может достигать 30% от её диаметра. Вал же по краям, напоминающий горную цепь, не насыпается, а выдавливается, представляя собой застывшую в камне волну, — при огромном давлении даже гранит начинает вести себя как жидкость! Но обычно кратеры неглубоки. Вмятина почти сразу заполняется расплавленной породой и засыпается брекчией — смесью песка и щебня. [3] На данный момент обнаружено десять астроблем, свидетельствующих о падении тел свыше пяти километров в поперечнике за последние 600 миллионов лет. Но все ли кратеры найдены? Наверняка сохранилась лишь часть из них. Ведь недра нашей планеты сохраняют активность, и земная кора постоянно омолаживается. Пятьдесят тысяч лет назад на Землю упал метеорит диаметром 30 метров. В результате падения образовался Аризонский кратер диаметром больше километра и глубиной 200 метров (высота здания МГУ). Хотя на Земле есть более массивные следы ударов, метеоритное происхождение этого кратера было доказано первым. Кратер Аризона лучше других сохранил свой первозданный облик. [См.Приложение 4] 30 июня 1908 года в земной атмосфере взорвался и упал загадочный объект, позднее названный Тунгусским метеоритом. Произошло это на территории Восточной Сибири в междуречье Лены и Подкаменной Тунгуски. Самый известный метеорит в России упал на Дальнем Востоке 12 февраля 1947 года в Уссурийской тайге. По месту находки его назвали Сихотэ-Алинским. Это событие было «ярче солнца», «отбрасывало тени» и «слепило глаза». Метеорит состоит практически из чистого железа. Он выпал в виде дождя: на площади 35 кв. км собрали около 6000 осколков общим весом в 100 тонн. Картина художника П.И. Медведева, который запечатлел это событие, стала визитной карточкой этого падения. [2] Шанс того, что метеорит попадет в человека – крайне ничтожен. Всего зафиксировано два достоверных случая падения метеорита на человека, и оба раза люди получили незначительные ушибы. Также за последние два столетия имеется около десятка свидетельств гибели людей от удара метеорита, но они не имеют официального подтверждения. Тем не менее, отрицать опасность метеоритов было бы неразумно. Пример Челябинского метеорита показывает, что даже косвенное воздействие от взрыва крупного космического объекта может быть разрушительным. Самая крупная коллекция метеоритов находится в Горном музее Санкт-Петербурга – 300 небесных тел. Самым большим из выставленных образцов является 450-килограммовый метеорит. Если быть точным, то это часть гигантского Сихотэ-Алиньского метеорита, который 12 февраля 1947 года рассыпался на части над Уссурийской тайгой. 1.3. Взаимодействие Земли и метеоритов Атмосфера Земли играет роль щита, оберегающего ее поверхность от высокоскоростных падений (> 11 км/сек), вторгающихся в нее небольших космических тел. Эти тела в результате торможения подают с небольшой скоростью в виде космической пыли или метеоритов, что зависит от их начальных размеров. Однако более крупные тела могут прорваться сквозь атмосферу, практически не потеряв своей первоначальной энергии движения. Расчеты показывают, что тело размером уже в 10 – 20 метров может столкнуться с твердой поверхностью Земли со скоростью в первые километры в секунду, что достаточно для образования взрывного (или импактного) метеоритного кратера. Тела размером больше 100 метров практически не теряют своей первоначальной скорости входа в атмосферу. Скорости подхода метеороидов к Земле лежат в интервале 11 – 76 км/сек с наиболее вероятной скоростью около 25 км/сек. [5] Земная поверхность находится под метеоритной бомбардировкой, когда при попадании метеоритов небольших размеров возникают кратеры-лунки ударного типа, а при более редких попаданиях крупных метеоритов и астероидов (поперечником в сотни метров — первые километры) образуются взрывные кратеры диаметром в километры, даже впервые сотни километров. В процессе последующих преобразований земной поверхности эти космогенные кольцевые структуры теряют форму кратеров. В большинстве случаев, в недавнем прошлом, геологи принимали их за вулканотектонические структуры, однако сейчас для большинства из них установлены четкие признаки образования в результате удара и взрыва небесного тела. Для подобных структур был предложен термин «астроблемы», который прочно вошел в научную литературу. Сейчас на Земле насчитывается около двухсот астроблем, примерно1/10 часть выявлена на территории России. Большая часть их обнаружена в районах с высокой степенью геологической изученности, так что на больших пространствах России возможны еще многие новые открытия. Астроблемы получают свои названия по местности, где они обнаружены. [1] Интерес к ним особенно возрос после установления метеоритной природы лунных кратеров и подобных образований на других планетах и их спутниках. Предполагается, что в развитии Земли на начальном этапе была проявлена «лунная стадия», когда вся поверхность была мишенью для интенсивной метеоритной бомбардировки и имела вид современной Луны с ее кратерами. Некоторые исследователи считают крупные образования округлой формы на Земле (поперечником в тысячи километров) реликтами этой стадии, называя их нуклеарами. [См.Приложение 5] По своим размерам астроблемы разделены на три группы. Самой крупной в России является Попигайская астроблема на севере Анабарского массива: ее диаметр составляет 100 км. Немногим ей уступают Карская астроблема на Полярном Урале и Пучеж-Катункская на Средней Волге. Размеры остальных астроблем составляют километры — первые десятки километров. По возрасту астроблемы распределяются в широком интервале от докембрия (астроблема Янисъярви — 725 млн лет) до плиоцена (астроблема Эльгыгытгын — 3,5 млн лет). Выделяют поверхностные астроблемы, экспонированные непосредственно на земной поверхности, как со времени образования, так и вскрытые благодаря эрозионным процессам. К ним относится большинство астроблем, выявленных на территории России. Другую группу составляют глубинные астроблемы, перекрытые после возникновения более молодыми осадочными отложениями. Например, Калужская астроблема возникла в девоне и была перекрыта каменноугольными отложениями. Выявление астроблем, залегающих на глубине, возможно только на основе геофизических методов с последующим бурением скважин. В кратере молодых астроблем нередко сохраняется озеро округлой формы (озеро Эльгыгытгын, или Ямозеро в предполагаемой астроблеме на Тимане). При взрыве астероида образуется кратер, часто с центральной горкой на дне, с валом и выбросами из кратера, иногда с полями рассеяния небольших кусочков расплавленного материала — тектитов. За счет взрыва возникают особые породы, названные импактитами; это — брекчии разного вида, тагамиты, возникшие из расплава, напоминающие лавы, и зювиты с обломочным материалом, близкие по облику к туфам. 1.4. Метеоритная угроза для Земли. В результате анализа имеющихся данных удалось установить, что метеоритная угроза для Земли существует. Можно перечислить здесь еще по меньшей мере несколько достаточно серьезных гипотез о столкновении Земли с неким космическим телом в “допотопные времена”. Как бы ни отличалась в деталях одна гипотеза от другой, все они в той или иной мере опираются на триаду последовательности событий. Сначала падение “яркой звезды” — астероида, метеора, кометы или глыбы льда. Затем гигантская катастрофа — землетрясения, извержения вулканов, пожары, ураганы. И наконец, опускание части суши — Всемирный потоп. Боязнь космической катастрофы существовала у всех народов на протяжении тысячелетий. Можно ли защититься от подобной космической атаки? [4] Учёные утверждают, что теми средствами, которыми сегодня располагает наука, метеоритные потоки на больших расстояниях увидеть невозможно. Если их и удастся разработать, то как уничтожить космическое тело? Учёные предлагают несколько теорий. Например, космическое тело можно нагреть лазерами, установленными на Луне или Земле. Начнётся испарение, и пар в виде реактивной струи изменит курс движения объекта. Специалисты предлагают построить космический буксир, способный транспортировать астероид или кометы с помощью щупалец-захватов. Другой вариант – изменить траекторию движения астероида с помощью гигантского космического паруса, использующего давление солнечного ветра. Также учёные рассматривают идею концепции «зеркальных пчёл». К опасному астероиду отправляют рой космических аппаратов, несущих зеркала. Эти мини-зонды направляют отражённый солнечный свет на объект и нагревают его. И вновь пар изменяет траекторию движения. Есть также вероятность сместить направление движения астероида, окружив его отражающей фольгой, ядерное оружие – учёные тоже рассматривают в качестве возможного варианта, хотя и утверждают, что на это можно пойти только в крайнем случае. [См.Приложение 6] Падение метеорита выявило отсутствие системы защиты, в том числе и психологической, от подобных происшествий. Но, возможно, со временем эта проблема будет решена или минимизирована. [Приложение 6] Эти и другие примеры показывают важное (и коренное) изменение в отношении человека к космосу. Если раньше человеку отводилась лишь роль пассивного наблюдателя, то сейчас он начинает активно преобразовывать окружающий космос под свои нужды – вначале, естественно, для того, чтобы сделать его более безопасным. Глава 2. Практическая часть В начале исследовательской работы я провел анкетирование среди учащихся среднего звена, опросив 114 учеников 7-9 классов. Задавал следующие вопросы: Знаете ли вы, что такое метеорит?  Знаете ли вы, что такое астроблема?  Слышали ли вы о падении метеоритных тел на поверхность Земли?  Существует ли реальная метеоритная угроза для Земли?  5. Знаете ли вы о способах предотвращения метеоритной угрозы?  По итогам анкетирования можно сделать вывод, что большинство учащихся не владеют информацией по теме моего проекта. Поэтому необходимо провести внеклассные мероприятия, на которых необходимо рассказать, что такое метеориты и астроблемы, какое количество метеоритных тел ежегодно падают на Землю, насколько серьезна метеоритная угроза и какие есть способы ее предотвращения. Заключение Изучая проблему метеоритов, я пришел к выводу, что опасность падения космических тел на Землю реально существует. В настоящее время (и в ближайшие 20 лет) активное противодействие либо вообще сомнительно, либо возможно с неполной информацией об объекте противодействия. Метеоритная опасность является серьезнейшим фактором экологического риска для нашей цивилизации и разработка мер по ее предотвращению должна стать одной из важнейших задач, которые должны быть решены человечеством в 21-м столетии. Вопрос об оценке метеоритной опасности связан с нашим знанием населенности Солнечной системы малыми телами, представляющими опасность столкновения с Землей. Эти знания в настоящее время дает астрономия, изучение которой, увы, практически прекращено во многих ВУЗах России. Готовиться к такому катастрофическому событию надо заблаговременно. Для решения проблемы безопасности следует объединить усилия всех стран мира, ибо учитывая скорость перемещения астероидов и метеоритов, можно достигнуть положительный эффект только охватив системой наблюдения и оповещения всю территорию Земного шара, ближайший и дальний космос. Используя интернет-ресурсы, теперь я с удовольствием читаю материалы, связанные с изучением космоса и Вселенной. Список источников и литературы Левитан Е.П. "Астрономия": Учебник для общеобразовательных учреждений - 11 класс. - М.: Просвещение, 2002. Симоненко А.Н. Метеориты - осколки астероидов. М: Наука, 1979. Энциклопедический словарь юного астронома/ Сост. Н. П. Ерпылев. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Педагогика, 1986. - 336с., ил. Интернет ресурсы http://cometasite.ru/kamenniy_meteorit/ http://www.meteoritica.ru/classification/zhelezokamennye-meteorites.php http://newsland.com/news/detail/id/1126115/ http://www.o-detstve.ru/forchildren/research-project/12224.html http://xreferat.ru/6/169-1-meteoritnaya-opasnost.html http://crydee.sai.msu.ru/ak4/Table_of_Content.htm ПРИЛОЖЕНИЯ  Приложение 1. Каменный метеорит  Приложение 2. Железный метеорит  Приложение 3. Астроблема  Приложение 4. Кратеры после падения метеорита  Приложение 5. Падение небесного тела на Землю  Приложение 6. Космическая угроза |