Le meteoriti: origine e classificazione

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Le meteoriti: origine e classificazione BEST5.IT 2016-12-07 23:05:17
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La quasi totalità delle meteoriti si origina nel nostro sistema solare nella cosiddetta fascia degli asteroidi, situata tra i pianeti Marte e Giove.

Gli asteroidi possono avere tutte le composizioni intermedie tra quella metallica e quella rocciosa, infatti, essi derivano da materiale planetario: pianeta esploso o non formatosi a causa della forte influenza gravitazionale del vicino pianeta gigante Giove.

In questa particolare zona orbitano intorno al sole milioni di piccoli asteroidi. Ognuno di essi possiede un’orbita molto instabile e spesso ci sono violente collisioni tra questi piccoli corpi celesti.

In questo modo si producono migliaia di frammenti che vengono proiettati nello spazio su traiettorie eccentriche, potendo così incrociare le orbite di altri pianeti, Terra compresa. Più raramente possiamo avere meteoriti di origine planetaria nel vero senso della parola.

Questo avviene quando un grande asteroide colpisce un pianeta, proiettando nello spazio materiale del pianeta stesso, che quindi potrà in un secondo tempo ricadere ad esempio sulla Terra. Sono stati ritrovati, infatti, rari meteoriti di sicura origine marziana e lunare.

L’età dei meteoriti è essenzialmente quella della formazione del nostro sistema solare e della terra, quindi compresa tra 4 e 5 miliardi di anni.

Quando un asteroide, o un frammento di esso, passa vicino al nostro pianeta, viene attratto dalla forza gravitazionale, precipita e diventa un meteorite. La velocità massima di un asteroide ancora nello spazio si aggira intorno ai 42 Km/s (151.200 Km/h).

La terra, ogni giorno, viene colpita da un gran numero di piccoli frammenti di varia natura; per fortuna, la maggior parte del materiale è di dimensioni molto piccole e si disgrega nell’atmosfera raggiungendo il suolo terrestre solo sotto forma di polvere. Quindi solo le meteoriti più grandi riescono a raggiungere la superficie terrestre producendo così un cratere.

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Attualmente sono stati rilevati sul nostro pianeta circa 120 crateri di impatto meteoritico e si conoscono almeno 1000 asteroidi di dimensioni superiori al chilometro, la cui orbita interseca quella terrestre.

Un noto esempio di cratere meteoritico tra i più famosi al mondo, anche perché molto ben conservato, è il Meteor Crater situato nel deserto dell’Arizona presso la città di Winslow.

Si è formato circa 50.000 anni fa in seguito all’impatto di un meteorite metallico del diametro di circa 25 metri e del peso di 60.000 tonnellate. Il cratere è largo 1200 metri e profondo 175 metri.

Le meteoriti vengono classificate in base alla loro composizione in:

  • SIDERITI (meteoriti Ferrose)
  • SIDEROLITI (meteoriti Ferrrocciose)
  • AEROLITI (meteoriti rocciose).

Ma vediamole meglio cercando di capire meglio le loro caratteristiche principali (e non solo).

1. SIDERITI

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Sono le meteoriti metalliche per eccellenza. Contengono essenzialmente Ferro, una percentuale variabile di Nichel e altri elementi in traccia come Iridio, Gallio e Germanio.

Queste meteoriti vengono a loro volta classificate in base al contenuto degli elementi minori, oppure più facilmente studiando la loro struttura cristallina e analizzando la percentuale di Ni, comunque sempre maggiore o uguale al 5 %.

In queste meteoriti ferrose troviamo una miscela di 2 specie mineralogiche: Camacite (Fe + Ni tra il 5 e il 10 %) e Taenite (Fe + Ni tra il 20 e il 65 %) con strutture cristalline differenti. La quantità dei due minerali è in stretta correlazione con la condizione di raffreddamento iniziale e con la percentuale di Ni primario.

Le sideriti si possono così suddividere:

1) Ottaedriti
Caratterizzate da una struttura cristallina ottaedrica e con un contenuto di Ni dal 7 al 15 %.
Se queste varietà di meteoriti vengono sezionate e lucidate a specchio, quando vengono fatte reagire con acido nitrico, mettono in evidenza quattro sistemi di lamelle cristalline di Camacite, dette figure di Widmanstatten (lo studioso che le scoprì nel 1908).
Tre lamelle cristalline si incrociano con angoli di 60°, mentre la quarta è parallela al piano della sezione. Le bande sono bordate dalla Taenite e gli spazi compresi tra le varie lamelle, sono riempiti da Plessite, una miscela microcristallina composta da Kamacite più Taenite.
Le figure di Widmanstatten possono avere un aspetto differente in correlazione al modo in cui viene sezionato l’ottaedro dei cristalli.
- Se il taglio avviene in maniera perpendicolare all’asse cristallino si potranno vedere due gruppi di lamelle parallele che si intersecano a 90°.
- Se il taglio è parallelo ad una delle facce dell’ottaedro si osserveranno tre gruppi di lamelle che si intersecano con angolo di 60 °
- Con tagli intermedi, invece, si visualizzeranno quattro gruppi di lamelle che si incrociano con angoli differenti.
Dato che queste particolari strutture cristalline necessitano per formarsi tempi di raffreddamento enormemente lenti, è impossibile trovarle in esemplari metallici di origine artificiale, quindi sono esclusive di sicuro materiale di origine meteoritica.
Queste strutture però non sono sempre presenti nella totalità delle meteoriti metalliche, quindi se non le troviamo non possiamo escludere a priori che si tratti di materiale non meteoritico. Ad esempio, la tipologia delle seguenti varietà di altre meteoriti metalliche non hanno queste strutture.

2) Ataxiti
Possiedono un contenuto in Ni più abbondante e sono composte essenzialmente da taenite. Non mostrano strutture visibili dopo attacco acido, perché le figure di Widmanstatten tendono a sparire con l’aumentare della percentuale di Ni. Solo all’analisi microscopica si possono individuare delle finissime e microscopiche forme cristalline assimilabili al modello di Widmastatten.

3) Esasideriti
Sono costituite da una struttura cristallina cubica di sola Kamacite e spesso, dopo gli impatti con la superficie terrestre, possono essere rinvenuti sul terreno anche singoli cubetti di materiale.
Anche in questo caso, dopo un attacco acido, non abbiamo strutture di Widmastatten visibili e solo in rari casi si riescono a notare delle sottilissime linee parallele, dette linee di Neumann, che si possono generare all’impatto con la superficie terrestre.

2. SIDEROLITI

SIDEROLITI

Le sideroliti appresentano le meteoriti a composizione intermedia, sia silicatica che ferrosa.

Si possono classificare in 3 gruppi:

1) Pallasiti
Contengono granuli cristallini di olivina verde e gemmosa, con dimensioni da millimetrica a centimetrica. Questi granuli sono inclusi in una matrice metallica (lega di Fe-Ni). 
Tale particolarità rende questo tipo di meteorite decisamente più affascinante ed esteticamente più significativa rispetto alle altre, è quindi tra le più ricercate ed apprezzate da ricercatori e collezionisti. 
Il nome di questo esclusivo tipo di meteorite deriva dal suo scopritore Peter Simon Pallas che la osservò per la prima volta nel 1772 in un esemplare caduto nella regione siberiana vicino a Krasnojarsk.
In queste meteoriti i cristalli di Olivina sono solitamente distribuiti in modo uniforme, ma possono capitare rari casi in cui i cristalli verdi sono a stretto contatto tra loro, senza che la lega metallica li separi. Le forme dei cristalli di olivina, quasi sempre fratturati all’interno, possono essere da tondeggianti a un po’ più squadrate. 
Se la sezione del meteorite è sufficientemente sottile, i cristalli di olivina si possono osservare in trasparenza. Rispetto ad altre varietà di meteoriti si può affermare che le pallasiti costituiscono un raro gruppo, però in seguito al ritrovamento di grosse masse (anche oltre ai 1000 Kg), una considerevole quantità di materiale è a disposizione, sia per lo studio che per le esposizioni museali.

2) Mesosideriti
Sono composte da una miscela di metallo (Fe-Ni) e minerali silicatici (Pirosseno + Plagioclasio) circa in parti uguali.
La porzione metallica si può ritrovare sia come elementi tondeggianti che come matrice molto fine tra gli altri minerali. E’ una varietà di meteorite decisamente poco comune, anche perché attualmente gli esemplari ritrovati non dovrebbero superare i 200.
Un esempio di questo tipo di meteorite è quello rinvenuto nella regione desertica di Atacama in Cile, nella località denominata “Vaca Muerta” (da cui derivò il nome del meteorite). Vennero raccolti numerosi frammenti per un peso complessivo di circa 3800 Kg.

3) Lodraniti
Sono molto rare e contengono principalmente silicati come olivina e bronzite mescolati con la ormai consueta lega metallica (Fe-Ni).

3. AEROLITI

AEROLITI

Sono le meteoriti rocciose e rappresentano il gruppo più numeroso ed abbondante.

Contengono soprattutto silicati con esigue tracce di ferro. Si possono suddividere in 2 gruppi: Condriti e Acondriti a seconda della presenza o meno delle condrule (piccole formazioni globulari assenti in tutte le rocce terrestri).

Queste particolari strutture hanno un diametro variabile tra 1 e 8 millimetri, sono spesso biancastre, hanno una struttura eterogenea e sono composte essenzialmente da olivina + pirosseno.

Questo particolare tipo di meteorite risulta essere costituito da materiale poco evoluto perché non ha subìto i processi tipici di fusione e risolidificazione riconducibili alla formazione delle rocce di pianeti come la Terra.

Lo studio sull’esatta origine delle condrule non ha ancora rivelato il preciso modo in cui si sono formate. Comunque si può affermare, in parole semplici, che la formazione di queste originali strutture è essenzialmente dovuta ad un rapido riscaldamento del materiale fino a circa 1700°C per diversi minuti, per poi raffreddarsi fino a circa 1500°C con un lasso di tempo decisamente lungo.

Così, al momento della fusione, le condrule cambiarono la loro struttura da spugnosi corpuscoli di polvere a sferule compatte. Il riscaldamento veloce potrebbe essere stato provocato da un’onda d’urto molto forte (supersonica) dovuta alla forte instabilità gravitazionale ai tempi della formazione del sistema solare.

Molti studiosi di planetologia affermano che la formazione delle condrule proseguì solo per 5 milioni di anni dopo la formazione dei primi planetesimi del nostro sistema solare, ecco perché il materiale contenuto in questo tipo di meteorite è decisamente primordiale.

Le Condriti sono state ulteriormente classificate in 4 sottogruppi.

Condriti Ordinarie
Costituiscono l’80% delle condriti e sono composte essenzialmente da olivina , bronzite e plagioclasio, più qualche minerale a base di ferro in esigua percentuale. Contengono numerosi condruli. 

Condriti Carbonacee
Rappresentano solo il 5% di tutte le condriti e sono le meteoriti più primitive, con composizione molto simile a quella della nebulosa da cui si originò il nostro sistema solare. Sono costituite in prevalenza da plagioclasio (40%), ma contengono anche acqua e carbonio di origine organica (talvolta anche aminoacidi). Il ferro è quasi sempre assente o in rare tracce.

Condriti a Enstatite
Sono composte per lo più da pirosseno (enstatite MgSiO3) ed in base alla presenza del ferro si possono suddividere in 2 gruppi:
- gruppo H Fe < 12 %
- gruppo L Fe dal 12 al 35 %
Il ferro si rinviene come elemento libero oppure come solfuro; questo fatto può implicare che queste meteoriti molto rare (sono solo il 2 % di tutte le condriti) si siano formate in una zona della nebulosa solare povera di ossigeno, quindi vicina al centro, probabilmente all’interno dell’attuale orbita del pianeta Mercurio.

Amphoteriti
Contengono circa il 35% di olivina con un tenore di metalli liberi sempre inferiore al 7%, quindi con un contenuto in ferro sempre molto basso.

Acondriti
possiedono una tessitura ed una composizione mineralogica paragonabile ai basalti terrestri. Non contengono condrule, quindi si tratta di materiale che si è differenziato in seguito a vari fenomeni di fusioni e raffreddamenti. Presentano caratteristiche assimilabili alle rocce ignee terrestri. Rappresentano circa l’8% della totalità delle meteoriti rinvenute.
Si distinguono 2 categorie in base al contenuto di Calcio:
- Acondriti ricche in Ca ( CaO > 5 %)
- Acondriti povere in Ca (CaO < 5%)
Riassumendo, questo tipo di meteorite deve provenire da un corpo celeste già differenziato e sufficientemente evoluto per aver formato una roccia vera e propria.

4. METEORITE DI SIKHOTE-ALIN

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Cadde sulle montagne di Sikhote-Alin, in Russia, nella provincia marittima di Vladivostok a 430 Km dalla città in direzione NE. Il meteorite cadde il 12 Febbraio 1947 alle ore 10.38 locali.

Anche in questo caso si ebbero dei testimoni: questi videro cadere una palla di fuoco più brillante del sole, seguita da una scia di fumo e cenere lunga almeno 20 miglia e che perdurò per alcune ore.

Il botto dell’impatto e la luce che si produsse, furono osservati fino a 320 Km di distanza. La velocità di entrata in atmosfera è stata stimata intorno ai 14,5 Km/s (52.200 Km/h).

Il meteorite esplose in atmosfera ad una altezza di circa 6.000 metri, dividendosi in una moltitudine di frammenti che caddero in un’area ellittica di circa 1,3 Km quadrati.

I frammenti più grandi produssero piccoli crateri e buche, uno dei più grandi presenta un diametro di 26 metri ed una profondità di 6 metri.

A causa dell’esplosione in atmosfera, si produssero 2 tipi di frammenti.

  1. Individuali completi con crosta di fusione: la superficie esterna, si è parzialmente fusa ed è in parte vaporizzata formando delle strutture tipiche dette regmagliti.
  2. Frammenti veri e propri in cui si riconoscono i violenti effetti di un’esplosione avvenuta in atmosfera a circa 6.000 metri di altezza.

La massa totale è stata stimata al di sotto delle 1.000 tonnellate ed il frammento più grande ritrovato pesa 1.745 Kg.

Questo meteorite è classificabile come una ottaedrite e la sua composizione chimica è la seguente: Fe 93,36 % - Ni 5,9% - Co 0,46% - P 0,28% - più tracce di Ga - Ge - Ir.

5. METEORITE DI NANTAN E METEORITE DI GIBEON

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METEORITE DI NANTAN
Caduta in Cina nella provincia di Guangxi nel territorio di Nantan in vicinanza delle città di Lihu e Yaozhai.
Rappresenta un’eccezione tra le meteoriti, perché nonostante sia caduta in tempi antichi, ci sono state delle testimonianze visive sulla caduta e queste furono poi trascritte sui testi dell’epoca. 
L’episodio accadde nel 1516 nel mese di maggio e i testimoni riportarono che l’oggetto in questione avesse una luce molto brillante, una scia ondeggiante come un serpente e che sparì dopo pochi secondi in direzione NW. 
Il meteorite venne però rinvenuto nel 1958: esso si disseminò su un’area lunga circa 28 Km e ampia 8 Km con direzione NW, proprio in accordo con le antiche testimonianze. 
Il peso totale del meteorite integro, è stato stimato in 9500 Kg. Il frammento più grande rinvenuto è del peso di circa 2000 Kg. Si possono rinvenire frammenti sferici, irregolari, ellittici, ma sono molto caratteristici quelli con struttura triangolare. La composizione mineralogica dominante è data da Kamacite più Taenite. 

METEORITE DI GIBEON (nella foto) 
Le prime notizie di questo meteorite risalgono al 1938, quando l’esploratore J. E. Alexander ne ritrovò alcuni frammenti nel deserto della Namibia. 
La caduta avvenne sicuramente in tempi preistorici nel territorio di Great Namaqualand, una regione desertica della Namibia. Similarmente alla meteorite di Sikhote-Alin, anche questa sembra che sia esplosa in atmosfera, in quanto i frammenti rinvenuti presentano le stesse caratteristiche esterne.
Sono stati rinvenuti oltre 50 pezzi di grandi dimensioni più una miriade di piccoli frammenti per un peso totale di circa 50 tonnellate. Anche questa meteorite fa parte delle ottaedriti. Questo meteorite una volta tagliato, lucidato e acidato opportunamente, mette in evidenza delle stupende figure di Widmanstatten.



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