Исследователи проанализировали несколько тысяч образцов микрометеоритов, собранных возле франко-итальянской антарктической станции «Конкордия» в глубине Антарктиды, оценили их распределение по размерам и количество материала, которое они приносят, и экстраполировали эти данные на всю поверхность Земли.
Оказалось, что суммарный ежегодный поток внеземной пыли на Землю составляет около 5200 тонн. Это значительно больше, чем приносят осколки метеоритов обычных размеров. Кроме обычных метеоритов, космический материал может достигать Земли в виде микрометеоритов и космической пыли с размерами частиц меньше миллиметра. В отложениях на дне океанов давно обнаруживают космические сферулы — небольшие твёрдые частицы округлой формы, которые образуются при попадании метеороидов в атмосферу. Материал метеороидов при этом частично подвергается плавлению и испарению. Такие материалы сложно искать и идентифицировать. Переплавленные и ненарушенные микрометеориты находили на Земле во многих местах: на морском дне, в пустынях, в осадочных породах и в полярных ледяных шапках. Но происхождение, состав и количество космической пыли, которая попадает на планету, всё ещё не вполне ясно.
На протяжении двух десятилетий исследователи искали частицы внеземного материала в районе франко-итальянской антарктической станции «Конкордия», расположенной в Восточной Антарктике на расстоянии около тысячи километров от побережья (ближайшая к ней антарктическая станция — «Восток»). Работы велись в рамках обширной международной программы на базе нескольких научно-исследовательских институтов Франции. Во время антарктических экспедиций в разные годы отбирали образцы снега и растапливали его в специальных резервуарах, собирая и исследуя частицы метеоритной пыли. Антарктический снег в глубине материка — идеальный субстрат для сбора космической пыли, поскольку здесь практически исключено попадание «земного» терригенного материала. Для исключения загрязнения в результате деятельности человека образцы снега отбирались с глубины от двух метров и выше. В результате удалось собрать 1280 нерасплавленных микрометеоритов и 808 космических сферул и изучить статистические характеристики космического материала. Статья по результатам нового исследования опубликована 15 апреля 2021 года в Earth & Planetary Science Letters.
Размеры собранных во время полевых работ частиц находятся в пределах от 30 до 350 микрон. По подсчётам, ежегодный поток микрометеоритов составляет 2,7 микрограмма, а переплавленных сферул — 5,2 мкг на квадратный метр. Эти результаты можно экстраполировать на всю земную поверхность при определённых предположениях о распределении метеоритов по размерам и их поведении в атмосфере. Такие оценки дают ежегодный суммарный поток внеземной пыли на всю поверхность Земли около 5200 тонн. Таким образом, микрометеориты — основной источник материала внеземного происхождения. Более крупные осколки метеоритов приносят материала несоизмеримо меньше — всего около десяти тонн в год. Поток углерода, который переносится этими микрочастицами, оценили с разбросом от 20 до 100 тонн в год. Около 25% потока частиц, которые достигают поверхности Земли в неизменённом виде, составляют особые микрочастицы с чрезвычайно высокой концентрацией углерода — ультракарбонатные антарктические микрометеориты (Ultracarbonaceous Antarctic Micrometeorites, UCAMM). Эти частицы имеют кометное происхождение. Моделирование показывает, что большинство внеземных метеоритных частиц (80%) происходит от короткопериодических комет семейства Юпитера — это частицы с низкой плотностью и высокой пористостью. Оставшаяся часть более массивных и менее пористых частиц приходится на астероиды.
В то же время в распоряжении астрофизиков и планетологов есть данные по распределению космической пыли до входа в земную атмосферу, полученные независимыми методами. Например, один из способов узнать состав космической пыли — исследование зодиакального света (рассеяния солнечного света на частицах межпланетной пыли, которое проявляется в виде особенного атмосферного явления после заката или перед рассветом — об этом есть отдельная статья). Эти данные, а также численное моделирование потерь пылевого потока при взаимодействии с атмосферой показывают, что поток космической пыли на Землю должен быть намного большим даже по сравнению с этим внушительным результатом в 5 тысяч тонн. Это расхождение исследователи объясняют тем, что значительная доля космической пыли может быть представлена мелкими и очень хрупкими частицами, которые невозможно собрать из снега таким способом, или же фактическое количество мелких частиц межпланетной пыли на расстояниях до одной астрономической единицы от Земли может быть меньше, чем ожидалось.
Подготовка материала: Сергей Шапиро