Проникнуть внутрь метеорита

Тему исследования космоса без преувеличения можно назвать вечной, с древнейших времен его тайны притягивают и завораживают людей. Мы осваиваем космическое пространство, ломаем голову над вопросами происхождения Вселенной и существования внеземных цивилизаций, ищем новые энергетические и иные ресурсы. Как известно, 2011 год объявлен Годом российской космонавтики в честь 50-летней годовщины полета Юрия Гагарина, что должно привлечь внимание к проблемам отечественных исследований космоса. Накануне юбилейной даты мы встретились с доцентом кафедры физических методов и приборов контроля качества (ФМПК) УрФУ Виктором Иосифовичем Гроховским, который возглавляет единственную в России студенческую метеоритную экспедицию и уже долгие годы занимается исследованием метеоритов.
 

    — Уважаемый Виктор Иосифович, сегодня мы слышим очень много противоположных мнений о состоянии «космических дел» в стране…

    — Для России эта тема неоднозначна и в целом весьма проблематична. Нам есть чем похвастаться перед всем миром в области ракетостроения, чего не скажешь о планетарных исследованиях и изучении внеземного вещества. Вы слышали в последние десятилетия о по-настоящему успешных научных космических проектах в стране? Сомневаюсь. Ознакомьтесь с трудами директора Института геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского академика Эрика Галимова. Он приводит подробный анализ ситуации в области исследования космического вещества в России за последние 20 лет. За это время ни один фундаментальный проект не был осуществлен. Причем не думаю, что главной бедой является недостаток средств. Существует также проблема отсутствия специалистов: у нас в России не готовят космохимиков и планетологов. Идет разговор о возможности создания программы подготовки магистров по этим специальностям, и я уверен: в УрФУ есть все подходящие для этого условия. Тем более что изучение планет — наука междисциплинарная, обучаться в магистратуре можно с любым техническим базовым образованием. А еще у нас нет опыта создания консорциумов, как за рубежом: появилась проблема — тотчас собрали специалистов и получили результат. Справедливости ради скажу, что сегодня большие надежды возлагаются на «Фобос-Грунт» — автоматический космический комплекс для доставки образцов грунта со спутника Марса Фобоса.
 

— Почему так важно исследовать внеземное вещество?
 

— Многие ошибочно полагают, что оно состоит из каких-то неведомых химических элементов и соединений. На самом деле таблица Менделеева одна на весь мир, и внеземное вещество отличается от земного лишь структурой. Поскольку на Земле практически невозможно подвергнуть вещество тем воздействиям, которое оно испытывает во время своего космического путешествия, особенности его структуры представляют огромный интерес для материаловедов. Сегодня самыми доступными для изучения космическими телами являются метеориты, ведь их на Землю падает необычайное множество. В переводе с греческого языка «метеорос» — «парящий в воздухе». Метеоритом принято считать любое твердое тело космического происхождения, упавшее на Землю, в основном это осколки других небесных тел или продукты конденсации вещества из газопылевого облака. А внешне они очень похожи на обычные булыжники, и отличить «космического пришельца» не так-то просто.
 

— А как вы пришли к исследованию метеоритов?
 

— Эта история долгая. У меня интерес к камням и металлам появился еще в детстве, и после школы я поступил в Нижнетагильский горно-металлургический техникум (кстати, это самый старый техникум в России, он был создан на базе демидовской цифирной школы) по специальности металловедение. Затем учился на металлургическом факультете УПИ по той же специальности, начал заниматься наукой со второго курса. Отслужив в армии, поступил в аспирантуру в отдел радиационного материаловедения к Рафаилу Исааковичу Минцу. В то время был доставлен лунный грунт, и мой руководитель, который обладал невероятной научной интуицией, написал письмо академику А.П. Виноградову, предложив провести исследование металлических частиц грунта на физтехе. Так как у нас был большой опыт работы с веществами, испытывающими экстремальные воздействия, это предложение было одобрено. Потом я защитил диссертацию по исследованию структуры лунного железа. Работа была очень объемная, и методы исследования далеки от совершенства. Морфологию определяли с помощью оптического микроскопа и панорамы делали вручную — этот процесс занимал месяцы. А с изучением кристаллической решетки и того сложнее… Я тогда выбрал метод Косселя — дифракции широко расходящегося пучка рентгеновских лучей. Результаты получил, но метод оказался очень затратным. Через два года после защиты я уехал по обмену работать в Англию к Ховарду Аксону, который тоже занимался исследованием металла лунного реголита и метеоритов. Именно там я начал изучение метеоритов и получил очень интересные результаты, была даже пара публикаций в «Nature».
 

— «Майскую прогулку» для студентов УПИ тоже из Англии привезли?
 

— Да, идея этого массового физкультурного мероприятия родилась там, но форма реализации местная, ее подхватили друзья-туристы и она становится все более и более популярной среди молодежи. А в 1986 году была организована первая метеоритная экспедиция в Туву. Выезжали огромным табором, с детьми. С тех пор было много экспедиций, много проектов. В последние два года мы проводим школы-семинары по космической минералогии в Миассе, правда, туда приезжают в основном ребята из УрФУ. Каждый год мои студенты пишут дипломы на темы, связанные с метеоритами. Проблем с материалом сейчас нет, потому что я член Международного метеоритного общества и могу получить любое вещество для исследования, были бы идеи. А загадок нескончаемое количество. Возьмите любой метеорит — и сразу найдете пищу для размышлений.
 

— Расскажите, пожалуйста, об этих загадках поподробнее…
 

— Основная задача наших исследований — поиск особенностей в структуре и в фазовых переходах. Когда я только начал изучать метеориты в Англии, мне удалось описать совершенно новый тип превращения, так называемый прерывистый распад в метеоритном металле. Именно эти результаты были опубликованы в журнале «Nature». Итог этого превращения мы наблюдаем часто, но впервые удалось зафиксировать незавершенную реакцию.
 

В каждом метеорите есть металл, и он представляет собой классическую триаду «железо — никель — кобальт». Мы обнаружили уникальное явление при изучении метеорита Билибино (Магаданская область). Этот метеорит был найден на дне ручья, где, по оценкам, пролежал не меньше 200 тыс. лет. По типу он аналогичен образцу из Сихотэ-Алинь — металл пронизан стержнями фосфидов, как армированный бетон. Но в метеорите Билибино вокруг этих стержней идут круги, как годичные кольца древесины, и в некоторых местах реакция не завершена. То есть при низких температурах идет пересталлизация, хотя там вообще не должно происходить никаких изменений структуры, все процессы должны быть заморожены. Эта загадка долго мучила академика Виссариона Дмитриевича Садовского. Мы предложили вполне логичное объяснение: метеорит лежал на дне ручья сотни тысяч лет, и окислительные ионы проникали по межфазным границам стержней фосфидов глубоко внутрь, стимулируя процесс диффузии. А за счет эффекта Киркендалла, когда встречные потоки диффузии не скомпенсированы, граница механически сдвигается. Мы назвали это явление коррозионно-индуцированной миграцией границ зерен.
 

Любопытные результаты получены в этом году в дипломном проекте студента Антона Пяткова. Было доказано, что некоторые железные метеориты гораздо легче разрушить, чем каменные. А ранее считалось, что соотношение прочности между металлическими, каменными и ледяными телами составляет 100:10:1. Дело в том, что железные метеориты в космосе проходят стадию переплава и, остывая миллионы лет, вырастают в большие монокристаллы. Но в составе таких метеоритов есть не только железо, а еще фосфиды и сульфиды, которые распределяются по границам зерен, создавая неоднородность. Таким образом, мы имеем готовые траектории трещин. Для сравнения, испытания на прочность иного типа метеорита — железного атаксита Чинге, имеющего дисперсную смесь трех фаз, показали аномально высокие значения ударной вязкости — стойкости к распространению трещин. Эти результаты вызвали огромный интерес на зарубежных конгрессах, так как они меняют наш взгляд на астероидную опасность.
 

— Каким образом?
 

— В частности, нами были впервые получены численные значения механических свойств вещества метеороидов при ударном нагружении, а методы борьбы с опасными космическими телами в большей степени основаны на их разрушении. Вообще интересных находок очень много. Например, в одном из метеоритов редкого типа — углистом хондрите Ишеево — аспирантка Ксения Уймина обнаружила 100-микронный кристалл нитрида титана. Нитрид титана — имитатор золота, им часто покрывают купола церквей. Находка любопытна с той точки зрения, что это соединение конденсируется первым из газопылевого облака, следовательно, оно осталось неизменным и содержит космическое соотношение изотопов азота. Нам даже приходили письма из-за рубежа от астрофизиков с просьбой дать этот изотопный состав, поскольку он еще не известен, но в России нет хороших ионных зондов (их по всему миру насчитывается не более десятка), и для измерений необходимо ехать во Францию, США или Японию.
 

— Ваши исследования известны за рубежом?
 

— Безусловно. Мы каждый год выступаем на международных конгрессах. Я предлагал Екатеринбург в качестве места проведения съезда Международного метеоритного общества в 2009 году. Но иностранные члены общества не знают о нашем городе; они не против проведения съезда в России, но только в Москве или Санкт-Петербурге. А там никто не будет этим заниматься, тогда как Уральский федеральный университет является центром, по крайней мере молодежным, изучения метеоритов в стране, и проведение здесь международного съезда специалистов в этой области активизировало бы отечественные планетарные исследования.
 

Беседу вела
Мария БЫЧКОВА
Фото автора