گوهر شناسی و سنگ شناسی
شهاب سنگ های آهنی و ویژگی‌های آنها
شهاب‌سنگ‌های آهنی (iron meteorites) که سیدریت نیز نامیده می‌شوند، نوعی شهابسنگ هستند که عمدتاً از جنس آلیاژ آهن نیکل بوده و معمولاً از دو فاز معدنی کاماسیت و تانیت تشکیل شده اند. به استثنای گروه شهابسنگ آهن IIE ، بیشتر شهاب‌سنگ‌های آهنی از هسته سیاره‌های کوچک منشأ می‌گیرند. آنها نسبتا نادر هستند و تنها حدود 5.7 درصد از سقوط‌های مشاهده‌شده را شهابسنگ های آهنی تشکیل می دهند.
شهاب‌سنگ‌های آهنی از کجا می آیند؟
فیلم کلاسیک «سفر به مرکز زمین» با ژانر ماجراجویانه که بر اساس کتاب شگفت انگیز ژول ورن «Voyage au Center de la Tèrre» در سال ۱۹۵۹ ساخته شد، داستان تیمی از کاوشگران را روایت می کند که فردی ماهر و کاردان به نام جیمز میسون رهبری آن را بر عهده می‌گیرد. در ادامه این تیم با خزندگان غول پیکر، غارهای زیرزمینی وسیع، اقیانوس‌ها و با بقایای تمدن‌های گمشده در دنیایی زیرزمینی روبرو می شوند که تمامی آنها در زیر پوسته‌ی سیاره‌ی ما پنهان شده‌اند.
اگر واقعاً بتوانیم چنین سفری به مرکز زمین داشته باشیم، ماجراجوییمان سفری کوتاه خواهد بود، چرا که هسته‌ی زمین کره ای از آهن مذاب با دمای بیش از ۴۰۰۰ درجه سانتیگراد است. دنیای خیالی ژول ورن فیلم هیجان انگیزتری می سازد، اما در واقعیت بدون هسته‌های سیاره‌ای مذاب، شهاب سنگ آهنی هم وجود نخواهد داشت.
ستاره شناسان بر این باورند که بیش از چهار میلیارد سال پیش در روزهای اولیه‌ی منظومه شمسی، تمامی سیارات درونی هسته‌های مذاب داشتند. از آنجایی که زمین بزرگترین سیاره‌ی خاکی است (آنهایی که برخلاف سیارات گازی عمدتاً از سنگ‌های سیلیکات تشکیل شده‌اند)، احتمالاً دمای داخلی بالاتری نسبت به همسایگان کوچک‌تر ما یعنی مریخ و عطارد دارد.
همچنین می دانیم که برخی از سیارک‌های واقع شده در کمربند سیارکی بین مریخ و مشتری، زمانی هسته‌های مذاب داشتند و این بقایا منشأ شهاب‌سنگ‌های آهنی بوده‌اند. اعتقاد بر این است که هسته‌ی این سیارک‌ها با عناصر رادیواکتیو گرم شده و دمای آنها به حدود ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد رسیده است.
دکتر ریان جونز شهاب‌شناس برجسته از مؤسسه‌ی شهاب‌شناسی از آلبوکرکی، نتیجه را مختصراً توضیح می‌دهد: «در یک سیارک ذوب شده، مواد سنگی مذاب و فلز آب شده با هم مخلوط نمی‌شوند چرا که این دو مایع مانند نفت و آب از هم جدا می مانند. در ادامه از آنجایی که فلز بسیار متراکم تر از مایع سنگی است به مرکز سیارک فرو رفته و هسته را تشکیل می‌دهد.»
بخش عمده‌ی این فلز مایع که از آهن و نیکل تشکیل شده بود، در طی میلیون‌ها سال به آهستگی سرد شد و طبق الگوی ویدمن اشتاتن (Widmanstätten) در آهن و در برخی شهاب‌سنگ‌های سنگی‌آهنی که برش خورده و خطوط برجسته ای در بافت خود نشان میدهند ، یک ساختار آلیاژی کریستالی به وجود آورد. رویدادی فاجعه بار که منجر به نابودی برخی از این سیارک‌ها (مانند برخورد با یک جسم محکم) شد، قطعات آهن‌نیکل را در فضا پراکنده کرد. گاهی اوقات این قطعات با سیاره‌ی ما برخورد می کنند و در جو زمین ذوب می شوند. آنهایی که هنگام فرود سالم می مانند و به سطح زمین می رسند در واقع شهاب‌سنگ‌های آهنی هستند.
اما چگونه میتوان یک شهابسنگ اصلی را تشخیص داد؟
امروزه افراد برای پیداکردن شهاب‌سنگ‌ها در بیابان‌ها و یا قطب جنوب روانه شده اند زیرا یافتن آنها در آنجا راحت تر است. غلظت نیکل در شهاب‌سنگ‌های آهنی، معمولاً 30-5 درصد، بسیار بیشتر از فلزات صنعتی به جز فولادهای با نیکل بالا است. انها در برابر فرسایش ناشی از هوای محیط بسیار مقاوم هستند و این قضیه یافتن و تمایز آنها را ساده تر کرده است. همچنین احتمال سالم ماندن آنها در عبور از جو بیشتر است و می توانند در قطعات بزرگتری نسبت به شهابسنگ های سنگی یافت شوند.
غلظت نیکل در آهن صنعتی معمولاً کمتر از 1 درصد است. با توجه به ترکیبات فلزیشان، حتی اگر زیر خاک مدفون باشند با استفاده از تجهیزات فلزیاب، میتوان آنها را یافت. جالب است بدانید قبل از توسعه ذوب که نشانه آغاز عصر آهن بود، آهن موجود در شهاب‌سنگ‌های آهنی، به دلیل چکش‌خواری و شکل‌پذیری آهن شهابسنگ، یکی از اولین منابع آهن قابل استفاده در دسترس انسان بشمار می رود.
شهاب‌سنگ‌های آهنی هنگام ذوب شدن در جو زمین، معمولاً فرورفتگی‌های بیضی شکل کوچکی بر روی سطوح خود آشکار می کنند که به آن ها ریگماگلیپت(Regmaglypt) یا اصطلاحاً جای انگشت می‌گویند؛ از جمله ویژگی‌هایی که در سنگ‌های سیاره‌ی زمین یافت نمی شود. شهاب‌سنگ‌های آهنی بسیار متراکم و به مراتب سنگین‌تر (پرچگال تر و متراکم تر) از تقریباً تمام سنگ‌های زمینی هستند و به راحتی به یک آهنربای قوی می‌چسبند. شهاب‌سنگ‌های آهنی همچنین حاوی درصد نسبتا بالایی از نیکل (فلزی که به ندرت در زمین یافت میشود) هستند و ویژگی منحصر به فردی را دارند که هرگز در اجسام زمینی دیده نمی‌شود.
الگوی ویدمن اشتاتن (Widmanstätten) در شهاب‌سنگ‌های آهنی
در اوایل دهه‌ی ۱۸۰۰، یک زمین‌شناس بریتانیایی که تنها با حرف «G» یا با نام «ویلیام تامسون» از او یاد می شود، در حالی که مشغول به آزمایش یک شهاب سنگ با محلول اسید نیتریک بود، الگوی مهمی را کشف کرد. تامسون در تلاش بود تا مواد اکسید شده را از یک نمونه شهاب سنگ پالاسیت کراسنویارسکی حذف کند. پس از اعمال اسید، وی متوجه‌ی خارج شدن یک الگوی شبکه مانند از زمینه(ماتریکس) شد. در سال ۱۸۰۸ چنین اتفاقی نیز توسط «کنت آلویس فون بکه ویدمن اشتاتن» مورد توجه قرار گرفت و از این رو امروزه این کشف بیشتر به عنوان الگوی ویدمن اشتاتن شناخته میشود اما گاهاً از آن به عنوان ساختار تامسون نیز یاد میشود.
این الگوی پیچیده حاصل از خنک شدن بسیار آهسته‌ی هسته‌های سیارکی مذاب است و نوارهای به هم پیوسته‌ی آنها مخلوطی از آلیاژهای آهن نیکل، یعنی تانیت و کاماسیت هستند. همکار من التون‌جونز این موضوع را بدین صورت شرح می‌دهد:
نیکل در مقابل اسید کمی مقاوم‌تر از آهن است و از این رو نقش بستن خطوط برجسته در کانی تانیت به سرعت کاماسیت نمی‌باشد، در نتیجه امکان ایجاد الگوی ویدمن اشتاتن (Widmanstätten)فراهم میشود. درشتی نشان دهنده مدت زمانی است که به فرایند رشد کریستال اجازه داده شده تا بر بدنه‌ی سیارک اعمال شود. رشد هر دو صفحه‌ی معدنی تا زمانی ادامه پیدا می کند که دما بالای ۴۰۰ درجه سانتیگراد و زیر ۹۰۰ درجه سانتیگراد باقی بماند. به طور کلی این فرآیند هر یک میلیون سال با کاهش ده‌ها درجه سانتیگراد اندازه‌گیری میشود.
از آنجایی که الگوهای ویدمن اشتاتن (Widmanstätten) نمیتوانند در سنگ های زمینی شکل بگیرند، بودن این الگو ثابت می کند که یک منشأ شهاب سنگی وجود دارد.
دسته‌بندی شهاب‌سنگ‌های آهنی
شهاب‌سنگ‌های آهنی معمولاً از ۹۰ تا ۹۵ درصد آهن تشکیل شده‌اند و درصد باقیمانده را نیکل و مقادیر کمی از فلزات سنگین از جمله ایریدیوم، گالیم و گاهی هم طلا تشکیل میدهند. شهاب‌سنگ‌های آهنی توسط دو سیستم مختلف دسته‌بندی می‌شوند: ترکیب شیمیایی و ساختاری. سیزده گروه شیمیایی برای آهن وجود دارد که IAB رایج ترین آنهاست. لازم به ذکر است که شهاب‌سنگ‌های آهنی که در دو دسته‌ی مذکور قرار نمیگیرند، بدون‌گروه یا «Ungrouped (UNGR)» عنوان می شوند.
تشخیص دسته‌های ساختاری، با مطالعه‌ی دو آلیاژ کاماسیت و تانیت در شهاب‌سنگ‌های آهنی انجام میشود. بلورهای کاماسیت که با بافت خطوط برجسته آنها با نیتریک اسید آشکار می‌شوند، اول اندازه‌گیری و سپس کلاس ساختاری آنها توسط «پهنای باند متوسط» مشخص میشود. ۹ مدل دسته‌ی ساختاری وجود دارد که ۶ تای آن از نوع اوکتاهیدریت است. نمونه‌ی بارز یک اوکتاهیدریت، آهنی است که نوارهای بسیار باریک و کمتر از ۱ میلی متر دارد (از جمله شهاب سنگ آهنی Gibeon از روستای نامیبیا).
از سوی دیگر، درشت ترین اوکتاهیدریت(برای مثال شهابسنگ آهنی Sikhote-Alin از روسیه) میتواند پهنای باندی به اندازه‌ی ۳ سانتی متر یا بیشتر داشته باشد.
هکساهیدریت‌ها (Hexahedrites) نمایانگر تک بلورهای بزرگ کاماسیت هستند. آتاکسیت‌ها (Ataxites) مقادیر غیر طبیعی از نیکل را شامل می‌شوند. اوکتاهیدریت‌های پلسیتیک(plessitic octahedrite) کمیاب‌اند و هنگام نشان دادن بافت خود، الگوی دوکی مانندی را از خود نشان میدهند. در نهایت گروه ناهنجار، شهاب‌سنگ‌های آهنی هستند که در هیچ یک از هشت دسته قرار نمی گیرند.
معمولاً هر دو روش ترکیب شیمیایی و ساختاری، هنگام دسته‌بندی شهاب‌سنگ‌های آهنی با هم استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، آهن «کامپو دل سیلو» از چاکوی آرژانتین، یک اوکتاهیدریت درشت با دسته‌بندی شیمیایی IAB است.
چند شهابسنگ آهنی معروف
کانیون دیابلو (CANYON DIABLO)
-شهرستان کاکانینو ایالت آریزونا، ایالات متحده آمریکا
-کشف شده در سال ۱۸۹۱
-یک اوکتاهیدریت درشت از دسته‌ی شیمیایی IAB
حدود ۲۵۰۰۰ سال پیش، یک شهاب سنگ آهنی به اندازه‌ی یک ساختمان در صحرای بین شهرهای کنونی فلگستاف و وینسلو در شمال آریزونا سقوط کرد. اندازه و اینرسی آن چنان انفجاری عظیمی را به بار آورد که گودالی به عمق تقریبی ۶۰۰ فوت و قطر ۴۰۰۰ فوت ایجاد شد.
تحقیقات انجام شده توسط «H.H. Nininger»، دانشمند نقش آفرین شهابسنگ، نشان داد که بخش بزرگی از جرم اولیه‌ي شهابسنگ در اثر برخورد تبخیر شده است، در حالی که صدها تن قطعه در شعاع چند مایلی در اطراف گودال سقوط کرده است. این مکان سهواً گودال شهاب(گودال ها توسط شهاب سنگ ها تشکیل می شوند نه شهاب ها) نامیده میشود و به طور کلی به عنوان بهترین مکان برخوردی حفظ شده بر روی زمین در نظر گرفته میشود. شهاب‌سنگ‌های آهنی هنوز هم گاهی در اطراف گودال یافت می‌شوند، اما زمین‌های اطراف آن تحت مالکیت خصوصی بوده و جمع‌آوری شهابسنگ در آن منطقه ممنوع است. نام این شهابسنگ از یک دره‌ی شیب‌دار واقع در غرب گودال انتخاب شده است.
شهابسنگ آهنی ویلامت (WILLAMETTE)
-شهرستان کلاکامس ایالت اورگن، ایالات متحده آمریکا
-کشف شده در سال ۱۹۰۲
-اوکتاهیدریت متوسط از دسته‌ي شیمیایی IIIAB
ویلامت ۱۵ تنی، توسط افراد بسیاری بعنوان زیباترین و دیدنی‌ترین شهابسنگ جهان شناخته میشود. این پدیده‌ی چشمگیر، در سال ۱۹۰۲ در زمینی متعلق به شرکت آهن و فولاد اورگن در نزدیکی روستای ویلامت (که امروزه بخشی از شهر وست لین است) کشف شد. آقای الیس هیوز، یابنده‌ی این شهابسنگ، همراه با پسر پانزده ساله‌اش این جسم بزرگ را تنها با استفاده از یک گاری چوبی مبتکرانه، تقریباً یک مایل جابه‌جا و به زمین خود منتقل کرد. مدتی بعد شرکت فولاد، آقای هیوز را با موفقیت تحت پیگیرد قضایی قرار داد و مالکیت شهاب سنگ به آنها اعطا شد.
در سال ۱۹۰۶، این شهاب سنگ به قیمت ۲۰۶۰۰ دلار خریداری و به موزه تاریخ طبیعی آمریکا در نیویورک اهدا شد. طی سال‌ها در افلاک‌نمای هیدن نمایش داده شد و امروزه میتوان آن را در مرکز آسمان و زمین رز مشاهده کرد.
البته بحث و جدل درباره‌ی ویلامت ادامه دارد. قبایل کنفدراسیون جامعه گرند راندی اورگن از موزه تاریخ طبیعی آمریکا برای بازگرداندن ویلامت شکایت کردند و ادعا کردند که این شهابسنگ زمانی متعلق به قبیله کلاکامس بوده و یک یادگار با اهمیت تاریخی و مذهبی است. در سال ۲۰۰۰ توافقنامه ای نوشته شد که بر اساس آن جامعه‌ی گرند راند می تواند «با یک بازدید تشریفاتی سالانه رابطه‌ی خود را با شهاب سنگ از نو برقرار کند.»
شهابسنگ آهنی سیخوت آلین (SIKHOTE-ALIN)
-سرزمین پریمورسکی کرای، روسیه
-کشف شده در ۱۲ فوریه، پاییز ۱۹۴۷
-درشت‌ترین اوکتاهیدریت، دسته‌ی شیمیایی IIAB
در زمستان ۱۹۴۷ بزرگترین رویداد شهاب سنگی در نزدیکی کوه های سیخوت آلین در شرق سیبری رخ داد. هزاران قطعه در میان درختان پوشیده از برف افتاد و یک میدان گودال خارق‌العاده متشکل از ۹۹ فرورفتگی مجزا ایجاد شد. دو نوع متمایز از شهاب‌سنگ‌های سیخوت-آلین وجود دارد: آنهایی که به تنهایی در جو پرواز می‌کنند که غالباً رگماگلیپت‌ها حاصل می‌شوند و جهت‌گیری پیدا می‌کنند، و ترکش های زاویه داری که در اثر فشار اتمسفر منفجر می‌شوند. شهاب‌سنگ‌های سیخوت آلینی که معمولاً در هنگام سقوط به شکل‌های تندیسی و غیرعادی ذوب می‌شوند، از جذاب‌ترین شهاب‌سنگ‌های آهنی به شمار می آیند و مورد علاقه‌ی کلکسیونرها هستند.
مترجمان: پریسا موسی زاده و حسن کرمی
