meteorit

Jern-sten-meteoritter omfatter grupperne mesosideritter og pallasitter. Begge grupper består af relativt store mængder metal fordelt i en silikatmatrix. Oprindelsen af jern-sten-meteoritterne er stadig uklar.

Stenmeteoritter opdeles i chondritter, der indeholder chondruler, og achondritter uden chondruler. Chondruler er mm-store silikatkugler, der er dannet tidligt i Solsystemets historie, formodentlig inden planeter, måner og asteroider var dannet, og inden Solen begyndte at skinne. Præcis hvordan chondrulerne er dannet, ved man ikke, men de må have været udsat for en meget pludselig og kortvarig opvarmningsproces, fordi de stadig indeholder flere flygtige grundstoffer. Smeltningen og den efterfølgende størkning må have fundet sted i rummet, for chondrulerne er næsten perfekte kugler. De kan være dannet i nebulaen enten som kondensater eller ved lynudladninger.

Chondritter deles op i kulchondritter og ordinære chondritter. Kulchondritterne omfatter fire større grupper: CV, CO, CM, CI samt flere mindre. Alle kulchondritter indeholder kulstof (C), helt op til 2%, herunder mange komplicerede organiske molekyler som fx aminosyrer. Kulchondritterne er de mest primitive meteoritter, man kender, dvs. at de i høj grad afspejler den oprindelige sammensætning af nebulaen. Fx har CM-kulchondritterne ikke været opvarmet til over 200 °C, siden de blev samlet til en bjergart for ca. 4,55 mia. år siden.

De ordinære chondritter, der udgør ca. 80% af alle meteoritter, opdeles i tre hovedgrupper: H, L og LL. H (High) og L (Low) står for hhv. højt og lavt samlet jernindhold i silikater og som metal (Fe), mens LL står for ekstra lavt Fe. Desuden findes en særlig gruppe med de såkaldte enstatit-meteoritter. Mineralogisk set består chondritterne af silikater (70-94%), metal (0-22%) og sulfider (4-10%). Silikaterne er overvejende oliviner og pyroxener.

Achondritter omfatter flere grupper, bl.a. eukritter, howarditter, diogenitter, urelitter, aubritter og SNC-meteoritter. Fælles for disse grupper er, at de ikke indeholder chondruler, men derimod er magmatiske bjergarter, som har gennemgået geologiske processer, herunder smeltning, på deres moderplaneter. Der er tale om kappebjergarter, og achondritter må ligesom jernmeteoritter således stamme fra moderlegemer, der har undergået smeltning, og som derefter har været opdelt i en silikatkappe og en jernkerne. Chondritterne stammer derimod fra ufraktionerede moderlegemer, der ikke har været opvarmet tilstrækkeligt til, at metallet har kunnet samle sig i midten af legemet. SNC-meteoritterne, opkaldt efter de tre ældste medlemmer i gruppen (Shergotty, Nakhla og Chassigny), menes at stamme fra Mars, hvor de i så fald er blevet sendt ud i rummet ved et voldsomt meteornedslag. Herefter har de fulgt Keplerbaner omkring Solen for til sidst at lande på Jorden.

Andre achondritter fundet på Antarktis er med sikkerhed identificeret som bjergarter fra Månen.

Jernmeteoritter består af en jern-nikkel-legering (FeNi) med små koncentrationer af andre grundstoffer. Fordelt i denne metalmatrix findes indeslutninger af mineralerne troilit (FeS), schreibersit ((Fe,Ni)₃P) og flere sjældnere mineraler. Selve FeNi-legeringen forekommer i to faser, kamacit (Ni < 7,5%) og tænit (Ni > 30%). I visse typer af jernmeteoritter er kamacit og tænit blandet i et oktaederlignende Widmanstättenmønster (Widmanstättenstruktur), der fremtræder, når man ætser en poleret jernmeteorit med svag syre. Andre jernmeteoritter med mindre Ni-indhold indeholder kun kamacit og udviser ikke denne struktur. Disse kaldes hexahedritter.

Jernmeteoritter opdeles i 13 grupper efter deres indhold af forskellige hovedgrundstoffer og sporstoffer, først og fremmest Ni, Ir, Ga og Ge. Af de 13 jernmeteoritgrupper udviser 11 tegn på fraktioneret krystallisation. Efterhånden som krystallisationen skred frem, ændredes restsmeltens sammensætning. Herved fik kernen en varierende sammensætning af de forskellige grundstoffer. Når moderasteroiden senere blev knust ved et kosmisk sammenstød, bevægede fragmenterne sig i en tid i selvstændige baner om Solen og faldt senere ned på Jorden som meteoritter.

Widmanstättenmønsteret dannes ved afkøling af asteroidekernen. Ved temperaturer over 750 °C består kernen af ren tænit. Under afkøling udfældes kamacit i det oktaederlignende mønster. Nikkel diffunderer fra kamacitten til tænitten, og pga. den meget lave diffusionshastighed er processen i mange tilfælde endnu ikke forløbet til ende, selvom der er gået ca. 4,5 mia. år siden dannelsen. Uligevægtsprofiler af Ni er derved frosset ind i tænitkrystallerne i Widmanstättenmønsteret. Ved at måle disse uligevægtsprofiler kan man bestemme afkølingshastigheden af moderasteroidens kerne, idet en høj afkølingshastighed giver en stor grad af uligevægt; typisk er de uhyre lave for jernmeteoritter, 1-100 °C pr. million år. Når man har bestemt afkølingshastigheden, kan man beregne asteroidens radius (lille radius giver høj afkølingshastighed). Ved sådanne beregninger er meteoritmoderlegemernes radier blevet anslået til 1-25 km.

Meteoritter er opbygget af ca. 50 mineraler, hvoraf de vigtigste er olivin, pyroxen og feldspat samt jernlegeringerne kamacit og tænit. Desuden forekommer sulfider som troilit (FeS) og daubreelit (FeCr₂S₄) samt oxider, fx cristobalit (SiO₂), maghemit (γ-Fe₂O₃) og chromit (FeCr₂O₄). Der findes små mængder af kobber og kulstof (især som grafit), og i jernmeteoritter forekommer både carbider, fx cohenit ((Fe,Ni)₃C) og haxonit ((Fe,Ni)₂₃C₆), og nitrider, fx roaldit (FeN) og carlsbergit (CrN). Fosfor findes som fosfidet schreibersit ((Fe,Ni)₃P), især i jernmeteoritter, og som mere end ti forskellige fosfater, bl.a. klorapatit (Ca₅(PO₄)₃Cl). Det er karakteristisk, at meteoritternes mineraler er vandfri og ikke indeholder hydroxylgrupper.

Ved meteorittens passage gennem atmosfæren smelter overfladen, og der dannes en tynd, sort smelteskorpe af magnetit (Fe₃O₄) og wüstit (FeO) og omsmeltede komponenter af meteoritten selv. I meteoritter, som har været udsat for voldsomme chok, findes små diamanter, dannet af kulstof fra grafit, samt maskelynit, som er en omdannet feldspat.

Meteoritter forvitrer på jordoverfladen. Olivin nedbrydes ret hurtigt og ligeså nikkeljernet, hvis ødelæggelse stærkt fremskyndes af jordbundens klorindhold. Massive sulfider, fosfider og karbider er stabile efter mere end 100.000 år, og særlig stabil er chromit, der kendes fra en stenmeteorit, dannet for 475 mio. år siden og indlejret i svensk orthoceratitkalksten.