PLANETAARINEN GEOFYSIIKKA



Samankaltaiset tiedostot
Tähtitieteen peruskurssi Lounais-Hämeen Uranus ry 2013 Aurinkokunta. Kuva NASA

Kosmos = maailmankaikkeus

Pienkappaleita läheltä ja kaukaa

Aurinkokunta. Jyri Näränen Paikkatietokeskus, MML

Tarinaa tähtitieteen tiimoilta FYSIIKAN JA KEMIAN PERUSTEET JA PEDAGOGIIKKA 2014 KARI SORMUNEN

AURINKOKUNNAN RAKENNE

Maan ja avaruuden välillä ei ole selkeää rajaa

7. AURINKOKUNTA. Miltä Aurinkokunta näyttää kaukaa ulkoapäin katsottuna? (esim. lähin tähti n AU päässä

Lataa Lähiasteroidit ja komeetat - Donald K. Yeomans. Lataa

Liike ja voima. Kappaleiden välisiä vuorovaikutuksia ja niistä aiheutuvia liikeilmiöitä

Planeetan määritelmä

Jupiter-järjestelmä ja Galileo-luotain II

Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka Kari Sormunen Kevät 2012

KAASUJEN YLEISET TILANYHTÄLÖT ELI IDEAALIKAASUJEN TILANYHTÄLÖT (Kaasulait) [pätevät ns. ideaalikaasuille]

Kosmologia: Miten maailmankaikkeudesta tuli tällainen? Tapio Hansson

Supernova. Joona ja Camilla

Nopeus, kiihtyvyys ja liikemäärä Vektorit

1 Laske ympyrän kehän pituus, kun

ASTROFYSIIKAN TEHTÄVIÄ VI

Meteoritutkimuksen historia ja nykyhetki. Esitelmä Cygnuksella 2012 Meteorijaosto Markku Nissinen

Muunnokset ja mittayksiköt

SATURNUS. Jättiläismäinen kaasuplaneetta Saturnus on aurinkokuntamme toiseksi suurin planeetta heti Jupiterin jälkeen

LUKIJALLE. Antoisia hetkiä meteorien parissa! Ursa/Meteorijaosto

Tähtitieteessä SI-yksiköissä ilmaistut luvut ovat usein hyvin isoja ja epähavainnollisia. Esimerkiksi

Aloitetaan kyselemällä, mitä kerholaiset tietävät aurinkokunnasta ja avaruudesta ylipäänsä.

Aurinko. Tähtitieteen peruskurssi

Esimerkki - Näkymätön kuu

Jupiterin kuut (1/2)

Planeetat. Jyri Näränen Geodeettinen laitos

= 6, Nm 2 /kg kg 71kg (1, m) N. = 6, Nm 2 /kg 2 7, kg 71kg (3, m) N

Syntyikö maa luomalla vai räjähtämällä?

1. Kuinka paljon Maan kiertoaika Auringon ympäri muuttuu vuodessa, jos massa kasvaa meteoroidien vaikutuksesta 10 5 kg vuorokaudessa.

Kehät ja väripilvet. Ilmiöistä ja synnystä

Suhteellinen nopeus. Matkustaja P kävelee nopeudella 1.0 m/s pitkin 3.0 m/s nopeudella etenevän junan B käytävää

L a = L l. rv a = Rv l v l = r R v a = v a 1, 5

VUOROVAIKUTUKSESTA VOIMAAN JA EDELLEEN LIIKKEESEEN. Fysiikan ja kemian pedagogiikan perusteet (mat/fys/kem suunt.), luento 1 Kari Sormunen

yyyyyyyyyyyyyyyyy Tehtävä 1. PAINOSI AVARUUDESSA Testaa, paljonko painat eri taivaankappaleilla! Kuu kg Maa kg Planeetta yyy yyyyyyy yyyyyy kg Tiesitk

Etäisyyden yksiköt tähtitieteessä:

Sähköstatiikka ja magnetismi

AKAAN AURINKOKUNTAMALLI

Suurin meteoriitti lähes

Jupiterin magnetosfääri. Pasi Pekonen 26. Tammikuuta 2009

FYSIIKKA. Mekaniikan perusteita pintakäsittelijöille. Copyright Isto Jokinen; Käyttöoikeus opetuksessa tekijän luvalla. - Laskutehtävien ratkaiseminen

FYSIIKAN HARJOITUSKOE I Mekaniikka, 8. luokka

Tähtitiede Tutkimusta maailmankaikkeuden laidoilta Aurinkokuntaan

Lataa Kun taivas putoaa - Matts Andersen. Lataa

Taivaanmekaniikkaa Kahden kappaleen liikeyhtälö

MEKANIIKAN TEHTÄVIÄ. Nostotyön suuruus ei riipu a) nopeudesta, jolla kappale nostetaan b) nostokorkeudesta c) nostettavan kappaleen massasta

Luento 2: Liikkeen kuvausta

8a. Kestomagneetti, magneettikenttä

VUOROVAIKUTUKSESTA VOIMAAN JA EDELLEEN LIIKKEESEEN. Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka, luento Kari Sormunen

Mikä muuttuu, kun kasvihuoneilmiö voimistuu? Jouni Räisänen Helsingin yliopiston fysiikan laitos

Ferri~gneettisten mineraalien mi%thritt&nisestth Curiel-tilan perusteella: aurskausmenetel- vaikutus

Viipurin pamaus! Suomalaisen supertulivuoren anatomiaa

AMMATTIKORKEAKOULUJEN TEKNIIKAN JA LIIKENTEEN VALINTAKOE ÄLÄ KÄÄNNÄ SIVUA ENNEN KUIN VALVOJA ANTAA LUVAN!

Gravitaatioaallot - uusi ikkuna maailmankaikkeuteen

Havaitsevan tähtitieteen pk1 luento 12, Astrometria. Kalvot: Jyri Näränen, Mikael Granvik & Veli-Matti Pelkonen

Planetologia: Tietoa Aurinkokunnasta

Kitka ja Newtonin lakien sovellukset

Sukunimi: Etunimi: Henkilötunnus:

Kertauskysymyksiä. KPL1 Suureita ja mittauksia. KPL2 Vuorovaikutus ja voima. Avain Fysiikka KPL 1-4

Atomimallit. Tapio Hansson

Termiikin ennustaminen radioluotauksista. Heikki Pohjola ja Kristian Roine

Maailmankaikkeuden syntynäkemys (nykykäsitys 2016)

Exploring aurinkokunnan ja sen jälkeen vuonna Suomi

Vedetään kiekkoa erisuuruisilla voimilla! havaitaan kiekon saaman kiihtyvyyden olevan suoraan verrannollinen käytetyn voiman suuruuteen

2 tutkittu alue n. 3 km

g-kentät ja voimat Haarto & Karhunen

Vastaa kaikkiin kysymyksiin. Oheisista kaavoista ja lukuarvoista saattaa olla apua laskutehtäviin vastatessa.

Kpl 2: Vuorovaikutus ja voima

Mustien aukkojen astrofysiikka

Revontulet matkailumaisemassa

Atomien rakenteesta. Tapio Hansson

Aineen olemuksesta. Jukka Maalampi Fysiikan laitos Jyväskylän yliopisto

SMG-4500 Tuulivoima. Ensimmäisen luennon aihepiirit. Ilmavirtojen liikkeisiin vaikuttavat voimat TUULEN LUONNONTIETEELLISET PERUSTEET

Monimuotoinen Aurinko: Aurinkotutkimuksen juhlavuosi

(b) Tunnista a-kohdassa saadusta riippuvuudesta virtausmekaniikassa yleisesti käytössä olevat dimensiottomat parametrit.

Länsiharjun koulu 4a

Luento 3: Liikkeen kuvausta, differentiaaliyhtälöt

Tarkastellaan tilannetta, jossa kappale B on levossa ennen törmäystä: v B1x = 0:

Sisällys. Vesi Avaruus Voima Ilma Oppilaalle Fysiikkaa ja kemiaa oppimaan... 5

spiraaligalaksi on yksi tähtitaivaan kauneimmista galakseista. Sen löysi Charles Messier 1773 ja siksi sitä kutsutaan Messierin kohteeksi numero

PHYS-A3121 Termodynamiikka (ENG1) (5 op)

a) Piirrä hahmotelma varjostimelle muodostuvan diffraktiokuvion maksimeista 1, 2 ja 3.

Merkintöjä planeettojen liikkeistä jo muinaisissa nuolenpääkirjoituksissa. Geometriset mallit vielä alkeellisia.

T F = T C ( 24,6) F = 12,28 F 12,3 F T K = (273,15 24,6) K = 248,55 K T F = 87,8 F T K = 4,15 K T F = 452,2 F. P = α T α = P T = P 3 T 3

Mikkelin lukio. Marsissako metaania? Elisa Himanen, Vilma Laitinen, Aatu Ukkonen, Pietari Miettinen, Vesa Sivula Pariisi

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUKSEN MALMIOSASTON RAPORTTI TIMANTTIPOTENTIAALISTEN ALUEIDEN TUTKIMUKSISTA KUUSAMOSSA VUODELTA 1993.

Luku 3. Ilmakehä suojaa ja suodattaa. Manner 2

Teoreettinen hiukkasfysiikka ja kosmologia Oulun yliopistossa. Kari Rummukainen

FYSIIKAN HARJOITUSTEHTÄVIÄ

Atomimallit. Tapio Hansson

Luento 10. Potentiaali jatkuu, voiman konservatiivisuus, dynamiikan ja energiaperiaatteen käyttö, reaalinen jousi

Keskeisvoimat. Huom. r voi olla vektori eli f eri suuri eri suuntiin!

5.9 Voiman momentti (moment of force, torque)

Kondriittisten meteoriittien mineralogia, tekstuurit ja synty ja esimerkkejä Suomesta

Luvun 12 laskuesimerkit

PHYS-A3121 Termodynamiikka (ENG1) (5 op)

Luvun 8 laskuesimerkit

Transkriptio:

PLANETAARINEN GEOFYSIIKKA Aikataulu, Kl 2011- Periodit III&IV; Luennoitsijat L.J. Pesonen, M. Poutanen ja K. Muinonen; kurssiassistenttina Olli Wilkman Luennot maanantaisin klo 12-14 Physicum E206 ellei toisin mainita 17.1.11 Kurssin esittely, käytännön asiat +Johdantoluento, Lauri, Karri ja Markku 2h 24.1.11 Maailmankaikkeuden ja aurinkokunnan synty ja rakenne, Markku 2h 31.1.11 Taivaanmekaniikan perusteet, satelliittien/planeettojen radat ja liikkeet, Markku 2h 07.2.11 Lähiavaruuden asteroidit ja komeetat sekä törmäykset, Karri 2h 04.2.11 Neptunuksen takaiset kohteet, Karri 2h 21.2.11 Painovoima, vetovoima, vaikutukset ja mittaaminen, Markku 2h 28.2.11 Jupiter-järjestelmä ja Galileo-luotain, Karri 2h 07.3.11 Väliviikko: ei luentoa 14.3.11 Harjoitusten I osan palautus (4 pakollista + 4 vapaaehtoista tehtävää), Olli 14.3.11 Saturnus-järjestelmä ja Cassini-Huygens-luotain, Karri 2h 14.3.11 Harjoitusten osan I tehtävien läpikäynti, Olli 21.3.11 Uranus ja Neptunus-järjestelmät, Karri 2h 28.3.11 Törmäyskraattereista, Lauri 2h 04.4.11 Meteoriittien ja asteroidien fysikaaliset ominaisuudet, Lauri 2h tänään! 11.4.11 Maankaltaiset planeetat I, Lauri 2h 18.4.11 Maankaltaiset planeetat II, Lauri 2h 25.4.11 Pääsiäismaanantai: ei luentoa 02.5.11 Harjoitusten II osan palautus (4 pakollista + 4 vapaaehtoista tehtävää), Olli 02.5.11 Harjoitusten osien I/2 tehtävien läpikäynti, Olli 1h (Huom: laskarit ovat 20% ja ekskursio 5% arvosanasta!) 02.5.11 Ekskursio geofysiikan laboratorioon (meteoriitteja, kuunäytteitä jne), Lauri 1h 09.5.11 Tentti (Sali, aikataulu vielä auki)...75% arvosanasta 1

METEORIITEISTA Mitä meteoriitit ovat? Lauri J. Pesonen Miksi meteoriitteja tutkitaan? Geofysiikan rooli tutkimuksissa Kuinka tunnistaa meteoriitti Meteoriittien petrofysiikka Meteoriitit-asteroidit-linkki Tutkimusaiheita nuorille Nakhla, meteoriitti Marsista 2

Joskus taivaalta tippuu kivi ja se löydetään: mikä se on? Mistä tullut? Onko se todella ekstraterrestrinen? Nimen mukaisesti Lappajärvellä sijaitsevan kylpylähotellin nimi on Kivitippu Tähdet ja Avaruus, 2009 3

Johdatus meteoriittitieteeseen ja hieman asteroideista Miksi tutkitaan? Peruskäsitteitä: löytö, pudokas, ekstraterrestrinen kappale, emokappale Kuvagalleria Luokittelusta Syntymekanismit Meteoriittien petrofysiikka parent body Antarktis ja Sahara:..Kylmä vs. lämmin autiomaa meteoriitten kotina Kuu ja Mars-meteoríitit Muuta Asteroidi Gaspra 4

Hoba, iron meteorite Namibia 1928 Huomaa: tämä suuri järkäle teki jo kohtalaisen suuren kuopan Namibian autiomaahan. Kuoppa ei ole kuitenkaan törmäyskraatteri. Suurin osa meteoriiteista tippuu kuitenkin vapaan putoamisen nopeudella koska ilmakehä jarruttaa ja muuttaa kosmisella nopeudella saapuvan meteoriitin nopeutta. kosminen nopeus vapaa putoaminen 5

Planetaarinen geofysiikka 09: Luento 8...Meteoriitit, asteroidit... 6

Peekskill H-5 meteorite fall 9th October, 1992 Football stadium, 1992 7

Meteoriittien oletetaan lähtevän ns. asteroidivyöhykkeeltä koska n. 10 meteoriitin, joiden rata on saatu jäljitettyä kameroiden avulla, lähtöalue viittaa Marsin ja Jupiterin välissä sijaitsevaan asteroidivyöhykkeeseen. Se kuinka meteoriitti irtoaa asteroidista tai kyseiseltä vyöhykkeeltä on vielä epäselvää. Itse asterodivyöhyke koostuu erillistä vöistä, joilla erilainen etäisyys Auringosta. Eräiden radat (NEOs eli Near Earth Objects) leikkaavat Maan rataa, eräiden radat Jupiterin toisella puolella jne. 8

Meteoroidit ovat pieniä hiekanjyväsiä, jotka ovat lähtöisin komeetoista tai asteroideista mutta palavat ilmakehässä tulipalloina eli tähdenlentoina 9

Meteorite: Nakhla Location: Nakhla, Abu Hommos, Alexandria, Egypt Fell: June 28, 1911, 09:00 Type: Nakhlite (SNC) 10

Ensisheim 1492, kivimeteoriitti Vanhin dokumentoitu pudokas 11

Sikhote Alin, Siperia Rauta Pudokas Tuhansia paloja Ei isoa törmäyskraatteria, vain meteoriittisade 12

Ernst Chladni meteoriittitutkimuksen isä 1756-1827 Chladni osoitti 1700-luvun lopulla, että meteoriitit tulevat taivaalta, avaruudesta eivätkä ole Maan kiviä eivätkä jumalan rangaistuksia, mikä oli sen ajan käsitys 13 Cape York iron meteorite, Greenland

METEORIITIT kivisiä/metallisia ulkoavaruuden kappaleita, jotka kosmisella nopeudella ovat läpäisseet planeetan (es. Maan) ilmakehän ja tippuneet maan pinnalle vapaan putoamisen kiihtyvyydellä Pudokas Mars-meteroiitti (löytö) 14 Antarktis meteoriitti (löytö)

METEORIITIT kivisiä/metallisia ulkoavaruuden kappaleita, jotka kosmisella nopeudella ovat läpäisseet planeetan (es. Maan) ilmakehän ja tippuneet maan pinnalle vapaan putoamisen kiihtyvyydellä Pudokkaat ja löydöt (Falls & Finds) lähdealue: asteroidivyö Marsin ja Jupiterin välissä Pudokas Mars-meteroiitti (löytö) 15 Antarktis meteoriitti (löytö)

METEORIITIT kivisiä/metallisia ulkoavaruuden kappaleita, jotka kosmisella nopeudella ovat läpäisseet planeetan (es. Maan) ilmakehän ja tippuneet maan pinnalle vapaan putoamisen kiihtyvyydellä Pudokkaat ja löydöt (Falls & Finds) lähdealue: asteroidivyö Marsin ja Jupiterin välissä eräät ovat peräisin Kuusta (Kuumeteoriitit), eräät Marsista (SNC:t) Pudokas ilmakehä työstää meteoriitin pinnalle sulamiskuoren. Sisältä meteoriitit ovat terveitä ja kylmiä! Mars-meteroiitti (löytö) 16 Antarktis meteoriitti (löytö)

METEORIITIT kivisiä/metallisia ulkoavaruuden kappaleita, jotka kosmisella nopeudella ovat läpäisseet planeetan (es. Maan) ilmakehän ja tippuneet maan pinnalle vapaan putoamisen kiihtyvyydellä Pudokkaat ja löydöt (Falls & Finds) lähdealue: asteroidivyö Marsin ja Jupiterin välissä eräät ovat peräisin Kuusta (Kuumeteoriitit), eräät Marsista (SNC:t) Pudokas ilmakehä työstää meteoriitin pinnalle sulamiskuoren. Sisältä meteoriitit ovat terveitä ja kylmiä! ikämääritykset viittaavat meteoriittien (emokappaleiden) syntyyn varhaisessa vaiheessa aurinkokuntamme kehitystä, n. 4.6-4.5 Ga sitten. Mars-meteroiitti (löytö) eräät meteoriitit edustavat primääristä aurinkokunnan rakennemateriaalia Eräät (hiilikondriitit ja kivimeteoriittien kondrit) sisältävät pieniä sulkeumia (CAI:t) aurinkokunnan syntyä edeltävästä aineesta 17 Antarktis meteoriitti (löytö)

Meteoriitti on avaruuden kivi, joka selviää ehjänä maan pinnalle asti Meteoroidi on Aurinkoa kiertävällä radalla oleva meteoriitti, siis asteroidia pienempi kappale 18

Asteroidi on pikkuplaneetta, jonka koko on n. 50 metrin ja tuhannen kilometrin luokkaa Bolidi eli tulipallo on poikkeuksellisen kirkas tähdenlento Meteori eli tähdenlento on se avaruuden valoilmiö, jonka avaruudesta ilmakehään syöksyvä hiekanjyvänen aiheuttaa Komeetta on pyrstötähti 19

Arizona Crater, USA tämä on esimerkki tapahtumasta, jossa suuri kappale on aiheuttanyt törmäyskraatterin ja pienemmät kappaleet ovat irronneet suuremmasta ja tippuneet (sataneet) meteoriitteina lähialueelle. Canyon Diablo, rauta D ~ 1.2 km, Age ~ 49 kyrs Kohdealusta oli Permi-Trias-kauden ikäinen Moenkopi-hiekkakivi. Projektiili oli todennäköisesti Canyon Diablo rautameteoriitti (asteroidi). rapaumakoloja 20

METEORIPARVET ovat muutaman kerran vuodessa öisin näkyviä meteoroidimurusia, jotka ovat lähtöisin komeetoista nämä muodostavat meteoriparvia 21

METEORIPARVET ovat muutaman kerran vuodessa öisin näkyviä meteoroidimurusia, jotka ovat lähtöisin komeetoista nämä muodostavat meteoriparvia Parvien emokomeetta pysytytään tunnistamaan Suomessa hyvin näkyviä parvia mm. Leonidit, Tauridit jne 22

METEORIPARVET ovat muutaman kerran vuodessa öisin näkyviä meteoroidimurusia, jotka ovat lähtöisin komeetoista nämä muodostavat meteoriparvia Parvien emokomeetta pysytytään tunnistamaan Suomessa hyvin näkyviä parvia mm. Leonidit, Tauridit jne Komeetasta murenee ainetta sen käydessä Auringon lähellä. Komeetta saattaa hajota, jolloin siitä jää muistoksi vain vain joukko pieniä kappaleita. Ne kiertävät Aurinkoa alkuperäisen komeetan rataa pitkin muodostaen ellipsin (soikion) muotoisen renkaan. Kun Maa kulkee tämän renkaan poikki, nähdään tavallista enemmän tähdenlentoja. Koska rengas pysyy avaruudessa paikoillaan, Maa osuu siihen joka vuosi samaan aikaan Riippuen hiukkasten jakaantumisesta radalle (tasaisesti, epätasaisesti, yhtenä pilvenä), meteoroideja nähdään runsaasti pilven (alkuperäisen komeetan kiertoajan) välein tai epätasaisesti 23

Tähdenlentomyrskyjen aikana näemme taivaalla runsaasti tähdenlentoja eli pieniä tulipalloja. Ne syntyvät kometaaristen (pyrstöstä irtaantuneen) hiekkajyvästen palaessa ilmakehässä. Kometaariset tulipalloilmiöt liittyvät määrättyihin komeettoihin (mm. Leonidit liittyvät Tempel-Tuttle komeettaan ) ja niitä nähdään tiettyinä aikoina runsaasti. Ne todennäköisesti eivät sada meteoriitteja Maan pinnalle? Kysymys: voivatko eräät mystiset meteoriittipalaset olla peräisin komeetoista? Voidaanko näitä hiekkajyväsiä kerätä lentokoneiden avulla ylermmässä ilmakehässä? 24

Kuvia meteoriiteista 25

LL5-kondriitti, Antarktika 5 cm Tyypillisellä meteoriitilla on (i) (ii) (iii) (iv) sulamiskuori terve ja kylmä! sisus, jossa voi paljain silminkin nähdä kondruja (jos kondriittinen kivimeteoriitti) Eroavat kemialliselta ja isotooppikoostumukseltaan maanpäällisistä kivistä Palat ovat joko löytöjä tai pudokkaita 26

kondruja Bjurböle L5 tavallinen kondriitti hyvin hauras, huokoisuus 18% näkyy sulamiskuorta Libya DarajIlo Libyan autiomaasta löydetty rapautunut meteoriitti Canyon Diablo, rautameteoriitti Näin ei koskaan pitäisi tehdä eli sorkkia meteoriitteja magneetilla, koska se tuhoaa meteoriitin alkuperäisen, ekstraterrestrisen luonnollsen remanentin magnetoituman. 27

Hiilikondriitit ovat avainasemassa tutkittaessa Aurinkokunnan varhaista kehitystä edustavat primaarista aurinkokunnan rakennemeteriaalia eivät ole kuumentuneet yli 300 C kuten suurin osa kondriiteista sisältävät myös aurinkokunnan syntyä edeltävän ajan rakenneosia (ns. CAI hiukkaset) sisältävät pieniä timantteja, merkkejä shokista Allende, Mexico Murchison, Australia alhaisia tiheyksiä, suuria huokoisuuksia Kivesvaara, Finland 28

Muslimit palveluksessa Kaaban (Mekka, Saudi-Arabia) pyhällä paikalla. Suorakulmaisen rakennuksen sisällä kerrotaan olevan muslimien musta kivi, jota pidetään meteoriittina. 29

Jilin kondriittikenttä, Kiina Meteoriitti räjähtää ilmakehässä usein kappaleiksi synnyttäen meteoriittikentän. Muita esimerkkejä: Sikhote Alin, Siperia, Canyon Diablo, Arizona, Kaali meteoriitti, Eesti Muonio, Ruotsi-Suomi 30

Esimerkkejä hajonneen asteroidin (suuren meteoriitin) satamista löydöksistä: 31

Etelä-Ruotsin Keski- Ordovikikalliosta (470 Ma) on löydetty fossiilisia meteoriitteja (iskeytyneet kalkkikiven kerrostumispintaan ja jääneet siihen). Näytteissä näkyy selvästi kondruulireliktejä. Vieressä merellinen fossiili. Nämä metteoriitit ovat kuitenkin vahvasti muuttuneita Ordovikikauden merieliöfossiili 32

Allende hiilikondriitti CV3 pudokas 33

Basalttinen kivimeteoriitti: akondriitti muistuttaa paljon maanpäällisiä kiviä kuten basaltteja, anortosiitteja ja/tai gabroja. Mutt ne eroavat koostumukseltaan maanpäällisistä kivistä! 34

Calico, rauta (Arkansas, USA) Neumann viivoitusta (shokkideformaatiota) D ~ 8 cm 35

Rautameteoriitti (oktahedriitti, D ~ 5 cm) Widmanstätten kuvioita syntyy rautoihin kun jäähtyminen on hidasta. Widmanstätten lamellit ovat kamasiitin (alfa-rauta) ja taeniitin (gamma-rauta) sekoittumisesta. 36

Meteoriittien %-määrät: pudokkaat Pudokkaita dominoivat kivimeteoriitit (yli 80%). Tämä saattaa olla todellinen jakauma(ei vinoutunut) Löydöt Jakauma puuttuu mutta on vahvasti (virheellisesti) painottunut rautoihin ja kivirautoihin. 37

Meteoriitteja (yksittäisiä paloja) Maapallolla on yli 15 000. Erityisesti Antarktismeteoriittijahdin (alkoi 1978) tuloksena on löydetty yli 9000 uutta meteoriittia. Kaikki eivät ole kuitenkin uusia sillä usea on ns. pari ts. samasta emometeoriitista. Suomen meteoriittikokoelmassa on yli 500 meteoriittia ja sitä ylläpitää kivitohtori Martti Lehtinen (HY/ Keskusmuseo). Suomesta on löydetty 13 meteoriittia. 38

Suomesta löydetyt meteoriitit pudokas 39

Meteoriittien erkaantuminen emokappaleesta 40

Impaktitapahtuma Materiaalia sinkoaa kohdealustusta (spallaatio) Jos V spall > V pako singonnut kappale pakenee ja voi joutua toisen planeetan tai auringon painovoima kenttään V pako = Vp G = Newtonin vetovoimavakio M = kappaleen, josta pako tapahtuu, massa r = kappaleiden (m, M) painopisteiden etäisyys m M r 41

Spallaatio on ballistinen tapahtuma, jossa törmäävä asteroidi voi sinkouttaa kohdekiven kappaleita meteoroideiksi, jotka pakonopeuden ylitettyään poistuvat kohdekappaleestaan ja saattavat joutua Maan painovoimakenttään ja näin tippua meteoriittina Maahan. Mm. Kuu-ja Mars-meteoriitit ovat voineet syntyä näin tämä pala pakenee emoplaneetastaan Kohdealusta tämä pala laskeutuu takaisin emoplaneetan pinnalle 42

Mars-meteoriitin reitti Marsista Maahan 43

ALHA 77278 Antarktika kondriitti Löydös v. 1977 kondruja Kondrut ovat primitiivista aurinkokunnan materiaalia, jotka koostuvat ja sisältävät ns. pre-solar materiaalia. 44

Differentioimaton asteroidi Differentioitunut asteroidi Tällainen voisi olla C- kondriittisen meteoriitin lähtö: verrattain tervettä alkuperäistä aurinkokunnan materiaalia Tällainen voisi olla raudan, kiviraudan tai kivimeteoriitin lähtö: metamorfoitunutta aurinkokunnan materiaalia 45

Vigarano C-kondriitti metallirakeita Kondreja, joissa pieniä Ca-Al sulkeumia matriksia 46

Kondriittien mahdollinen syntytapa: I 47

Antarktismeteoriitit löydettiin v. 1978 (japanilaisten toimesta) n. sinisen jään alueelta Mm. Alan Hills Yamato Mtn s. Belgica Elephant Moraine 48

Planetaarinen geofysiikka: Luento 6...Meteoriitit, asteroidit... Antarktika Nullabor, Australia Maailmassa on ainakin neljä suurta meteoriitti kenttää Antarktikan sinisen jään alue kylmä aavikko Sahara, Nullabor, Mojave ja Arizona kuuma aavikko 49

Antarktiksesta tuli vuodesta 1976 alkaen meteoriittien ghetto alue, koska ns. sinisen jään alueelta ryhdyttiin löytämään meteoriitteja kuin sieniä sateella Meteoriitti tippuu Antarktiksen sinisen jään alueelle. Vaikka meteoriitti hautautuu se tulee uudestaan esille, kun sininen (vettä ja ilmakuplia sisältävä) jäätikkö törmää vuoristoon ja tuuli erodoi jäätä paljastaen meteoriit jotka töröttävät kiinni tiukassa sinisessä jäässä. Joka vuosi Antarktikselle lähtee etsintäpartioita (Japanilla ja Amerikkalaisilla omat ryhmänsä). Sinne pääsee mukaan! 50

Planetaarinen geofysiikka: Luento 6...Meteoriitit, asteroidit... kylmä Antarktika Autiomaa meteoriitit kuuma Nullabor Sahara Arizona Kuuma Kylmä Kuuma 51

Mars peräinen meteoriitti Antarktikselta löydettiin 1980-luvun alussa aivan uusia meteoriittityyppeja jotka geokemialtaan ja kaasusulkeumien ja petrofysiikan perusteella osoitteutuivat: Mars-peräisiksi Kuu-peräisiksi primitiiviset akondriitit jne (aivan uusia luokkia) Kyseinen meteoriitti nousi uutisaiheeksi 1990-luvulla, koska siitä väitettiin löytyneen alkeellista elämää. Myöhemmin nämä väitteet kumottiin: ne olivat syntyneet Antarktikan jäällä (jossa on elämää!) 52

Planetaarinen geofysiikka: Luento 6...Meteoriitit, asteroidit... Meteoriittien luokittelusta 53

Kolme pääluokkaa: 1. Raudat, 2. Kiviraudat ja 3. Kivimeteoriitit Iron meteorite Stony-iron meteorite Chondrite meteorite Achondrite meteorite 54

55

Planetaarinen geofysiikka: Luento 6...Meteoriitit, asteroidit... 56

Kondriittien luokittelu: luokat (C-kondriitit, tavalliset kondriitit jne), ryhmät (H, L, LL..), ja petrologiset tyypit (3, 4, 5...) metamorfoosi kasvaa L3 L4 geokemia/isotooppikemia L5 Metamorfoosi kasvaa L3 L4 L5 L6 L6 57

Kondriittien luokittelu: luokat (C-kondriitit, tavalliset kondriitit jne), ryhmät (H, L, LL..), ja petrologiset tyypit (3, 4, 5...) metamorfoosi kasvaa L3 L4 geokemia/isotooppikemia L5 Metamorfoosi kasvaa L3 L4 L5 L6 L6 nämä lähtöisin samasta emoasteroidista ja tyypit tämän asterodin eri sisäososista 58

Ryhmä Luokka Päämineraalit ( - rauta) ( - rauta) tetrataenite 59

Kondriittien luokittelu FeO vs Fe-metalli + FeS plotin avulla Kondriitti-klaanit 60

Meteoriittien luokittelu happi-isotooppien avulla 61

Tavalliset- ja E-kondriitit luokitellaan mm. rauta-pitoisuuden (wt. %) perusteella Huom: meteoriittien suskeptibiliteetti Fe - pitoisuus petrofysiikka 62

Ovatko kondriitit primääristä Aurinkokunnan rakennemateriaalia? Alkuaineiden vertailu: Allende hiilikondriitti vs. Aurinko kiistatta osoittaa ylläolevan oikeaksi. Vain helposti liikkuvat alkuaineet l.ns. volatiilit (mm. kaasut) poikkeavat 45 täydellisestä korrelaatiosta. Volatiileja ovat: alkuaineet jotka kondensoituvat alhaisissa lämpötiloissa Esim: K, Na, Pb, ja yhdisteistä H 2 O, CO 2, CO.. 63

Primitiivisia akondriitteja: Maankaltaisten meteoriittien l. akondriittien jaottelu Haverö ureilite Brachinite 64

Planetaarinen geofysiikka: Luento 6...Meteoriitit, asteroidit... Kuinka vanhoja meteoriitit (tai niiden emokappaleet) ovat? Ajoitukset tärkeitä Antavat arvion aurinkokunnan synnyn ensihetkistä Kertovat myöhemmistä metamorfitapahtumista Huom: usein useista ikiä yhdestä näytteestä Ajoituksista absoluuttinen ikä suhteellinen ikä kiteytymisikä ikä, jonka meteoriitti vietti avaruudessa ikä, jonka meteoriitti vietti Maan päällä radiometrinen isotooppiajoitus muut ajoitukset 65

Esimerkki meteoriitin ajoituksesta 87 /Rb 87 /Sr - menetelmällä Radiometrinen ajoitus Perustuu tiettyjen luonnollisesti radioaktiivisesti hajoavien alkuaineiden hajontaan. 87 Rb 87 Sr 40 K - 40 Ar 40 Ar 39 Ar Radioaktiivisuus M. Curie66

Terrestriset kivet Kuun ylätasangon anortosiitit Huom: Kuunäytteiden iät: useita piikkejä kuten 4.3 Ga, 3.8 Ga, 3.3 Ga jne Meteoriitit Huom: Meteoriitti-iät ovat enimmikseen vanhoja aurinkokunnan syntyajan tapahtumia (< 4.55 Ga). 67

TIME EVOLUTION OF EARLY EARTH Solar System begins Metamorphism&Brecciation Ar-Ar systematics Brecciation Allende CAIformation Ordinary chondrite formation Basaltic Achondrite formation The dust particles around the already formed Sun develope into asteroids Core segregation &Atmosphere outgassing Terrestrial accretion 120 m.y. Formation of the Moon Meteorite accretion 8 m.y. 4.565 4.45 4.50 4.55 U-Pb systematics 68

Meteoriittien petrofysikaalinen luokittelu 69

Näitä ominaisuuksia tutkitaan Kiinteän Maan Geofysiikan laboratoriossa Kumpulassa. Meteorite Petrophysics project supported by Academy of Finland L. J. Pesonen, T. Kohout & M. Lehtinen 70

Lauri Pesonen aloitti meteoriittien petrofysikaaliset systemaattiset mittaukset Toronton yliopistossa 1976. L.J. Pesonen, 1976: Meteorite petrophysical properties. U of Toronto, 47 pp. Tämän jälkeen mittauksia on jatkettu mm. Suomessa, Venäjällä, Ranskassa, Vatikaanissa! ja Kanadassa. Pesosen suunnittelema petrofysiikan mittauskaavake vuodelta 1981. 71

Petrophysical measurements in Europe Team The meteorite petrophysics team loading the instruments into the car in the backyard of the Geological Survey of Tallinn Laboratory in Vilnius Lab tour 2005: Tallinn, Vilnius, Olsztyn, Budapest, Prague, Berlin, Münster, Copenhagen, Oslo, Stockholm 72

Mitä mitataan: Tiheys, huokoisuus ja näistä lasketaan ns. rae eli materiaalitiheys Suskeptibiliteeti ja sen anisotropia Remanentti magnetismi Magneettinen hysteresis Curiepiste Heijastuskyky: albedo jne 73

74

Meteoriittien petrofysiikan mittauksista Suskeptibiliteettimittareita Remanenssimittari 75

76

Teoreettinen kuva suskeptibiliteetti-tiheys-kuvalle: FeNi-seos 77

Kasvava FeNi on petrofysikaalisen luokittelun lähtökohta. 78

79

Meteoriittiluokat erottuvat myös magneettisten hysteresispara metrien avulla...tosin päällekkäisyyttä esiintyy Kyllästymisremanenssi Suskeptibiliteetti 80

81

Suskeptibiliteettimittaus kykenee erottamaan L, H ja LL kondriitit toisistaan - tosin menetelmä ei ole yksikäsitteinen päällekkäisyyden vuoksi. Paras turvautua kemialliseen tai isotooppianalyysiin. 82

Curie-piste määrityksiä 83

84

Meteoriittien petrofysikaaliseen luokitteluun vaikuttavat myös 1. Shokki S1-S6 2. Aika, jonka meteoriitti on viettänyt avaruudessa (space weathering) ja varsinkin maan pinnalla jolloin vertaillaan pudokkaita löydöksiin 3. Metamorfoosi: petrologinen luokittelu 1-6 4. Rapautuminen (liittyy edelliseen) W1-W4 85

Huomaa, että Maan pinnalla, samoin kuin Antarktikalla, jäällä lojuminen pienentää suskeptibiliteettia (ne hapettuvat ajan myötä) 86

L Suskeptibiliteetti LL H 87

Painovoima tiheyden rooli Tiheyden mittaus Arkimedeen periaatteella [ ] ρ = tiheys [kgm -3 ] m = massa [kg] V = tilavuus [m 3 ] Ilmapunnitus m i Vesipunnitus m u [ ] ρ n = käytetyn nesteen tiheys 88

D E N S I T Y kg m- 3 7800 7200 6300 5400 4500 3600 2700 Tiheys C A LL L H Stony-irons E Irons METEORITE CLASS 89

Meteoriittien tiheys... huokoisuudenrooli on tärkeä Meteoriittitutkimuksissa huokoisuudella on tärkeä rooli: Huokoisuus määritellään: eri mineraaleja Huokoisuus v v v v v missä: vp = huokosten tilavuus V = kokonaistilavuus vm= väliaineen tilavuus huokosputki matriksi Meteoriittien huokoisuus riippuu : mikä meteoriittiluokka, ryhmä, tyyppi meteoriitin historiasta alkuperäisestä huokoisuudesta lämpötilasta ja paineesta 90

91

Meteoriittien (ja törmäyskraattereiden) shokkiluokitus 92

Planetaarinen geofysiikka: Luento 8 shokki ja petrofysiikka 93

Planetaarinen geofysiikka: Luento 8 meteoriittien rapautuminen Rapautumisluokitus: W1-W5 Suskeptibiliteetti-ero 94

I.. Isotrooppinen aine: Mittaustulos ei riipu suunnasta v11 v12 v13 v21 v22 v23 (v31 v32 v33 ( A z x Esim: seisminen nopeus v ei riipu mitataanko suunnassa x, y vai z eli Vx=vY=vz y II. Anisotrooppinen aine: Mittaustulos riippuu suunnasta oliviinikiteiden preferoitu suuntaus B C esim sedimenttipatjojen tai diabaasilevyjen preferoitu suuntaus D Sseisminen nopeus v riippuu mitataanko suunnassa x, y vai z eli vx vy vz tektoninen lineaatio ja näin preferoitu suuntaus primaari magmaattinen anisotropia Rakenteellisia anisotropioita 95