Разрушение Тунгусского метеорита в атмосфере должно было сопровождаться образованием сферических частиц из вещества метеорита. Механизмы образования таких частиц достаточно хорошо известны. Вопервых, сферические частицы образуются при сдувании пленки плавления метеорита и его фрагментов, а вовторых, при конденсации паров метеоритного вещества.
В первом случае необходимо достижение метеоритом некоторой минимальной скорости, при которой процесс испарения вещества ослабевает и усиливается процесс уноса вещества за счет сдувания пленки расплава. Из метеоритики известно, что торможение метеоритов происходит тем быстрее, чем меньше начальная масса метеорита [Бронштен, 1981]. По показаниям очевидцев дробление Тунгусского метеорита происходило еще во время пролета, поэтому можно достаточно уверенно предполагать, что часть небольших фрагментов Тунгусского метеорита могла достичь достаточно малых скоростей, необходимых для возникновения процесса сдувания пленки расплава. Из общих соображений понятно, что минимальных скоростей осколки могли достигнуть в конце пути, поэтому следует ожидать наибольшего образования капель расплава на конечном участке сгорания осколков ТМ, а именно, где-то по траектории вблизи от эпицентра. Распределение по размерам абляционных частиц от осколков Тунгусского метеорита должно быть близко к распределению по размерам фоновых частиц, поскольку условия образования тех и других примерно одинаковы. Идентификация абляционного вещества Тунгусского метеорита может быть произведена только по плотности выпадения частиц, достоверно превышающей плотность фонового выпадения частиц.
Во втором случае распределение частиц по размерам будет существенно отличаться от распределения фоновых частиц, поскольку будут иметь место разные механизмы их образования. В работе [Кириченко, 1971] сделан расчет распределения частиц по размерам, образующихся путем конденсации паров для разных типов метеоритов. Частицы, образующиеся путем конденсации паров в послевзрывном облаке Тунгусского метеорита, должны иметь очень маленький модальный размер (меньше микрона), вследствие чего поиск их должен осуществляться на расстояниях нескольких сотен и тысяч километров от эпицентра. Нам представляется весьма проблематичным поиск таких частиц ввиду мощного антропогенного загрязнения за последние несколько сот лет.
Наиболее перспективны, на наш взгляд, поиски абляционных частиц Тунгусского метеорита на сравнительно небольших расстояниях 50-400 км. На таких расстояниях должны выпадать крупные частицы 50-200 мкм, хорошо сохраняющиеся в стратифицируемом субстрате - сфагновых торфяниках [Львов, 1967]. След выпадений должен иметь некоторые предсказуемые параметры, а именно:
а) ширина следа должна соответствовать области сгорания осколков Тунгусского метеорита, то есть быть достаточно широкой при поперечном направлении ветров относительно траектории, и достаточно узкой при параллельном направлении ветров относительно траектории;
б) распределение частиц по размерам должно изменяться в сторону уменьшения размера при удалении от места падения метеорита, а точнее от области максимального образования абляционных частиц;
в) морфология частиц на всем следе должна быть одинаковой;
г) превышение плотности выпадений частиц над фоном в любой точке следа должно наблюдаться для некоторого диапазона размеров частиц, характерного для каждой точки;
д) след выпадений должен быть непрерывным, пробы, расположенные на небольших расстояниях друг от друга, должны давать примерно одинаковое распределение частиц как по количеству, так и по размерам.
Принципиальным вопросом при поисках вещества Тунгусского метеорита является выбор природного субстрата, содержащего выпадения космического вещества. В 1958-1962 г. КМЕТом проводилась съемка выпадений метеоритного вещества в междуречье Подкаменной и Нижней Тунгуски. Субстратом, из которого выделялись частицы, была выбрана почва. В результате этой работы была обнаружена зона обогащения магнетитовыми частицами в северо-западном направлении от эпицентра, получившая обиходное название «шлейф Флоренского».
Критика результатов КМЕТа была дана в работе [Васильев, Журавлев, Львов, Плеханов, 1967] по следующим позициям:
♦ полученные Флоренским результаты можно интерпретировать как фоновое выпадение космического вещества;
♦ почва как субстрат выделения космического вещества не имеет стратификации (точнее, очень грубая стратификация - тысячи лет), поэтому зону обогащения можно связывать с каким угодно падением метеорита, не обязательно Тунгусским;
♦ количество выделенного вещества настолько мизерное, что связывать его с падением крупного Тунгусского метеорита нет оснований;
♦ имеют место случаи, когда рядом с богатыми шариками пробами имеются пустые пробы, причем расстояние между ними составляет десяток метров.
Таким образом, неудачный выбор природного субстрата обусловил неоднозначность и даже сомнительность полученного КМЕТом результата.
Исходя из изложенного, с целью проверки шлейфа Флоренского требовалось решить несколько задач. Первая - определить природный стратифицируемый объект для выделения космического вещества; вторая -изучить фоновые выпадения космического вещества, третья - проверить наличие сверхфоновых выпадений на шлейфе Флоренского.
Торф и методика обработки проб
В качестве стратифицируемого объекта выделения космического вещества нами использовался мох сфагнум фускум. Специфические свойства этого природного объекта позволяют выделять аэрозольные выпадения за заданный промежуток времени и способствуют хорошему сохранению аэрозолей, подвергающихся коррозии [Львов, 1967]. Отбор проб торфа производился до глубины 60-70 см, что соответствует периоду времени 90-110 лет [Доршин, 1988]. Площадь проб 1 дм2. Обработка проб производились по следующей методике. Из верхней части пробы толщиной 10-15 см выделялось несколько торфяных волокон, которые затем датировались
по методике [Мульдияров, Лапшина, 1983], а вся колонка торфа разрезалась на слои по 3-5 см. Полученные образцы высушивались до постоянного веса и взвешивались. По датировке верхних слоев и их весу определялся среднегодовой прирост фитомассы, а затем путем простого пересчета определялся возраст каждого образца пробы. Сухие образцы отжигались в два этапа. Первый отжиг осуществлялся при температуре муфеля 350°С, при которой происходит только возгонка без горения, второй отжиг осуществлялся при температуре муфеля 500°С до образования золы. При отжиге осуществлялся свободный доступ кислорода для постепенного и полного выгорания органики. Для избежания попадания муфельного материала в образцы в печке был устроен домик из нержавеющей стали. Отжиг образцов осуществлялся на противнях из нержавеющей стали. Полученная зола обрабатывалась раствором соляной кислоты, нерастворимый осадок промывался и просеивался на ряде сит. Песок разных фракций отсматривался под бинокулярной лупой при подходящем увеличении, при отсмотре самой мелкой фракции использовалось максимальное увеличение х56.
Отбор проб осуществлялся в 1986 г. по маршруту Стрелка-Чуня - Муторай, пересекающему шлейф Флоренского. На самом шлейфе Флоренского отобрано четыре пробы.
Параметры фоновых выпадений
Изучение фоновых выпадений проводилось на пробах, отобранных в 1986 г. по маршруту Стрелка-Чуня - Муторай и некоторых пробах, отобранных в районе Ванавары и верхнего течения Чамбы. Были рассчитаны средние плотности выпадения фоновых магнетитовых шариков в зависимости от их размера. Расчет проводился по данным из верхней части колонок (30 см) для исключения влияния глубинного уплотнения торфа и исключения влияния разрушения шариков от времени. Получены данные по 15 колонкам, представленные в табл.1;
Таблица 1 Плотность выпадения фоновых магнетитовых шариков
| Диаметр (мкм) |
7 |
14 |
28 |
42 |
56 |
70 |
>100 |
| Плотность (шт./год/дм2) |
6,0 |
3,1 |
0,4 |
0,16 |
0,03 |
0,015 |
0,009 |
Выпадения фоновых магнетитовых шариков достаточно стабильны, хорошо согласуются с законом Пуассона. Расчет концентрации шариков по глубине колонок показал, что увеличение числа шариков с глубиной точно соответствует глубинному уплотнению торфяной залежи, однако с некоторой глубины шарики малых размеров постепенно исчезают, причем мелкие шарики исчезают быстрее (см. рис.1).
Рис.1 Распределение по глубине шариков диаметром 7 мкм
При просмотре проб под бинокулярной лупой на крупных шариках хорошо просматриваются следы коррозии, и чем глубже слой пробы, тем сильнее коррозия. Отсюда можно сделать вывод, что время жизни магнетитовых шариков в торфяной залежи ограничено, причем чем меньше шарик, тем время его жизни меньше. Нами построены графики количества шариков по глубине колонки и по точкам перегиба кривой определены времена жизни шариков разных размеров в торфяной залежи. Результаты приведены в табл. 2.
Таблица 2 Время жизни магнетитовых шариков в торфе
| Диаметр (мкм) |
7 |
12 |
28 |
42 |
56 |
|
Время жизни (лет) |
30 |
40 |
60 |
90 |
> 100 |
Среди найденных шариков практически не встречаются силикатные шарики. Такой результат нам представляется странным, поскольку считается, что каменных метеоритов падает на Землю больше, чем железных, а значит, и силикатных шариков должно быть больше, чем магнетитовых. Дать какое-либо удовлетворительное объяснение полученному результату мы не можем.
Сравнение концентраций шариков с фоновыми выпадениями
На шлейфе Флоренского было отобрано 4 пробы по маршруту, пересекающему шлейф в зоне максимальных выпадений по данным работы [Флоренский, 1963]. Пробы отобраны на достаточную глубину, чтобы захватить горизонт торфа, соответствующий поверхности торфяника в 1908 г. Для каждого слоя колонки была рассчитано количество фоновых шариков исходя из толщины слоя, уплотнения торфяной залежи и среднего значения фонового потока шариков, затем произведено сравнение фактического количества шариков в слое с расчетным. Ни в одной из проб нами не обнаружено превышения концентраций шариков над фоном, все полученные значения укладывались в допустимый разброс распределения Пуассона.
Таким образом, можно констатировать, что данные по выпадению вещества Тунгусского метеорита, полученные на торфяном субстрате, не подтверждают данных, полученных в работе [Флоренский, 1963] по почвенным пробам.
Дополнительные результаты по торфяным пробам
В рамках работы по проверке шлейфа Флоренского нами были отобраны 11 дополнительных проб по маршруту Стрелка-Чуня - Муторай вне пределов шлейфа. В одной из проб, расположенной точно на север от эпицентра в «катастрофном» слое обнаружено 4 магнетитовых шарика размером 84,84,98 и 112 мкм. В фоновых выпадениях шарики таких размеров встречаются крайне редко и никогда группой. По-видимому, следует проверить данный район дополнительным отбором проб.
Литература
Бронштен В.А. Физика метеорных явлений. М: Наука, 1981.
Васильев Н.В., Журавлев В.К., Львов Ю.А., Плеханов Г.Ф. Современное состояние проблемы Тунгусского метеорита // Проблема Тунгусского метеорита. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1967. С. 5-20.
Дорошин И.К. К поиску вещества Тунгусского метеорита в торфах // Актуальные вопросы метеоритики в Сибири. Новосибирск: Наука, 1988. С. 31-41.
Кириченко Л.В. К вопросу образования локального следа выпадений от взрыва космического тела в 1908 году // Современное состояние проблемы Тунгусского метеорита. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1971.
Львов Ю.А. О нахождении космического вещества в торфе // Проблема Тунгусского метеорита. Вып. 2. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1967. С. 140-144.
Мульдияров Е.Я., Лапшина Е.Д. Датировка верхних слоев торфяной залежи, используемой для изучения космических аэрозолей // Метеоритные и метеорные исследования. Новосибирск: Наука, 1983.
Флоренский К.П. Предварительные результаты Тунгусской метеоритной комплексной экспедиции 1961г. // Метеоритика. 1963. Т. XXIII.