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jueves, 6 de septiembre de 2012

El patrón de Widmanstätten

El patrón de Widmanstätten (o estructura de Widmanstätten) es un estampado característico que aparece al pulir y tratar con ácido una sección de algunos meteoritos de hierro. Se forma por la alternancia ordenada de cristales de camacita y taenita en bandas largas cuya anchura depende fundamentalmente del contenido de Ni.




 
La camacita es un mineral compuesto por Fe – Ni con proporciones de 90:10 – 95:5. Forma las bandas más anchas de la estructura de Widmanstätten (de color blanco en la figura)

La taenita es un mineral compuesto por Fe – Ni con un contenido de Ni de entre el 20 % y el 65 % (mucho más alto que la camacita). Forma las líneas finas y oscuras de la estructura de Widmanstätten (de color negro en la figura).

La plesita es una mezcla fina de pequeños granos de camacita y taenita que se encuentra entre las bandas anchas de camacita (moteado oscuro en la figura).

La forma de la estructura de Widmanstätten indica la orientación del corte de la muestra con respecto a los cristales de la aleación, que tienen forma de octaedro (de ahí la clasificación como octaedritas de algunos meteoritos de hierro).





Meteoritos - octaedrita - Widmanstätten - camacita - taenita - plesita


Cortes del octaedro:
1. perpendicular al eje: el patrón de Widmanstätten forma cuadrados, 
2. paralelo a una de las caras, formando triángulos y rombos, 
3. con un ángulo cualquiera, formadndo un diseño irregular.

La estructura de Widmanstätten se se produce cuando los átomos de Ni se difunden por la aleación de Fe – Ni una vez que ésta ha solidificado y todavía está caliente, entre 700 ºC y 450 ºC, formando cristales de camacita con bajo contenido en Ni. El proceso requiere un enfriamiento muy lento (entre 100 ºC y 10.000 ºC por millón de años), a lo largo de periodos de hasta 10 millones de años. Cuanto más lento es el enfriamiento, mayor es la anchura de las bandas de camacita.

Dadas las condiciones que se requieren para su formación, no es posible reproducir la estructura de Widmanstätten en un laboratorio, por lo que su presencia constituye prueba inequívoca de la autenticidad de un meteorito.

La fotografía que se ve actualmente como fondo de pantalla de este blog es una sección del meteorito Muonionalusta, hallado en Suecia en el año 1906. Se puede apreciar la forma triangular de la estructura de Widmanstätten. La anchura real de las bandas de camacita es inferior a 1 mm.


Meteorito Muonionalusta  octaedrita Widmanstätten
Sección pulida y tratada con ácido del meteorito de Muonionalusta. Ejemplar de mi colección.


sábado, 11 de febrero de 2012

Sikhote - Alin. 65 Años de la primera caída observada de un meteorito de hierro

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El 12 de Febrero de 1947 amaneció despejado en las montañas de Sikhote - Alin, una franja de territorio de la Unión Soviética situada entre China y el Mar de Japón, en la región más oriental de Siberia.

Aquella mañana todo era normal. Los habitantes de la región se dedicaban a sus tareas cotidianas. Un artista llamado Medvedev, de la localidad de Iman, colocó su caballete decidido a pintar el paisaje que veía hacia el Este, en la dirección de las montañas.

A las 10:38, sin previo aviso, una bola de fuego más brillante que el Sol apareció en el cielo. Se movía de Norte a Sur, proyectando a su paso, a plena luz del día, sombras en movimiento. Casi todos los testigos relataron cómo cambiaba de color, volviéndose roja al final de su vuelo, y cómo dejaba atrás una imponente estela de humo que marcó en el cielo su trayectoria hacia el Sur.

El acontecimiento no duró mas de 4 ó 5 segundos, pero quedó grabado en la retina de Medvedev, que de inmediato lo plasmó en su cuadro. El lienzo se expone actualmente en la Sala de Meteoritos del Museo Mineralógico de Moscú.

El cuadro de Medvedev fue reproducido en un sello de la URSS en el décimo aniversario del evento

A unos 5.000 metros de altura, el meteoroide perdió toda su velocidad cósmica, empleando parte de su energía en romper la masa principal y transfiriendo el resto a la atmósfera en forma de onda de choque. Los meteoritos resultantes cayeron como lluvia sobre un área de unos pocos kilómetros cuadrados.

Unos leñadores lo vieron romperse en pedazos y al poco oyeron una explosión ensordecedora y un ruido como el de un trueno. Los testigos que estaban aún más cerca del lugar de la explosión sintieron el empuje de la onda de choque que se expandía desde arriba rompiendo ventanas y haciendo temblar objetos a su paso. Sus efectos se llegaron a sentir en la ciudad de Vladivostok, a unos 200 Km de distancia.

La zona del impacto fue descubierta al día siguiente por los pilotos de un vuelo de Ulunga a Iman que el día anterior habían visto la bola de fuego. Desde el aire apreciaron una zona del bosque con árboles cortados y dañados, salpicada de varios cráteres en los que la tierra removida contrastaba con la nieve.

La primera expedición localizó 122 cráteres, el más grande mide 28 metros de diámetro y 6 de profundidad.

Sikhote - Alin es un meteorito de hierro. Se estima que la masa total de los fragmentos que alcanzaron el suelo era de unas 70 toneladas (otros cálculos dicen que podría llegar a 100 toneladas), de las cuales se han recuperado unas 29 en diversas expediciones. El ejemplar más grande, hallado en 1.951, pesa algo menos de 2 toneladas. Fue loclizado en el fondo de un cráter de tan solo 4 metros de diámetro. Se encuentra expuesto en Moscú junto al cuadro de Medvedev.

El ejemplar más grande de Sikhote - Alin, 1.745 Kg

Curiosamente, en los cráteres más grandes no se hallaron los meteoritos de mayor tamaño, pero sí infinidad de fragmentos pequeños y angulosos con bordes cortantes que causaron importantes daños a los árboles circundantes. A estos meteoritos se les denomina “metralla” por su parecido con los fragmentos metálicos que resultan de la explosión de una bomba. Su disposición alrededor de los cráteres más grandes indica que los meteoritos que produjeron los cráteres se rompieron violentamente en miles de trozos al impactar contra el suelo.

Otros meteoritos recuperados en el área de Sikhote – Alin tienen una forma muy distinta a los fragmentos de metralla. Presentan muestras evidentes de haber sufrido procesos de fusión, lo que quiere decir que se desprendieron de la masa principal al poco de entrar ésta en la atmósfera. La espesa capa de nieve que cubría la zona del impacto amortiguó su caída.

El ejemplar de mi modesta colección es de éste tipo: un individuo de unos 15 gramos con marcas de fusión.


El ejemplar de Sikhote – Alin de mi colección es un pequeño individuo de 15 gramos

El meteoro de Sikhote – Alin supuso la primera caída observada de un meteorito de hierro, y ha sido una de las mejor estudiadas de la historia. A través de los testimonios de las más de 180 personas que observaron el acontecimiento y de los trabajos de campo de científicos como Krinov y Tsvetkov se han podido determinar los siguientes parámetros:

  • Ángulo de entrada en la atmósfera: entre 40º y 45º
  • La estela de humo medía unos 35 Km de longitud y fue observada en un área de unos 300 Km de radio
  • El punto de retardo (punto en el que el meteorito pierde toda su velocidad cósmica y explota) se alcanzó entre 4.500 y 5.000 metros sobre el suelo. Desde esa altura los fragmentos de hierro cayeron por la acción de la gravedad terrestre, llegando a alcanzar la velocidad límite impuesta por el rozamiento con el aire.
  • La elipse de dispersión, en la que se han recuperado meteoritos de todos los tamaños, mide unos 12 Km x 4 Km
Estos datos han llevado a las siguientes conclusiones:

  • La velocidad de entrada del meteoroide en la atmósfera era de unos 12,4 Km/s.
  • El cálculo de sus elementos orbitales indica que el afelio estaba en el cinturón de asteroides y el perihelio dentro de la órbita de la Tierra.

Técnicamente, el meteorito de Sikhote – Alin está clasificado de la siguiente manera:

  • Por su composición química es un meteorito metálico clase IIB o IIAB , con un 5.9% Ni, 0.42% Co, 0.46% P, 0.28% S, 52 ppm Ga, 161 ppm Ge, 0.03 ppm Ir. Por supuesto, el resto (aproximadamente el 93% ) es hierro.
  • El mineral más abundante es la camacita, una aleación de hierro y níquel con una proporción típica Fe:Ni de entre 90:10 y 95:5. En mucha menor cantidad también contiene taenita (Fe:Ni desde 80:20 hasta 45:65), y trazas de otros minerales como troilita y cromita.
  • Por su estructura cristalina es una octaedrita muy gruesa (Ogg), con líneas de Widmanstatten muy anchas (9 ±5 mm).

Sabemos que en el cinturón de asteroides hay objetos de tamaño suficiente como para tener una estructura diferenciada (núcleo, manto y corteza). Un ejemplo de asteroide de este tipo es 4 Vesta, del que ya he hablado en el Blog (Tatahouine, un trocito de 4 Vesta).

Los meteoritos de hierro proceden de los núcleos de objetos diferenciados, que posteriormente se han enfriado de manera muy lenta, dando lugar a los minerales que observamos. El hecho de que sobre la Tierra caigan masas de hierro de estas características indica que los cuerpos grandes, en cuyos núcleos se formaron, fueron destruidos en colisiones titánicas hace millones de años.

La historia de la caída del meteorito de Sikhote – Alin seencuentra en el libro Rocks from Space, de O. Richard Norton, Mountain Press Publishing Company , 1.994.
Más datos sobre el suceso y posteriores investigaciones se encuentran en el artículo de Roy Gallant publicado por Meteorite! En febrero de 1.996 que puede consultarse en:

Para terminar, incluyo un documental editado en 1956, en ruso con subtítulos en inglés, que he obtenido en:

Merece la pena echarle un vistazo para hacerse una idea de cómo es el lugar en el que cayó este meteorito y las duras condiciones que soportaron los integrantes de las expediciones de investigación. 



sábado, 31 de diciembre de 2011

Tatahouine, un trocito de 4 Vesta

La sonda Dawn (NASA) está cumpliendo sus objetivos de manera impecable y  orbita ahora alrededor del asteroide 4 Vesta, el primero de sus destinos.

Emblema de la misión Dawn (NASA) en el que se representan  4 Vesta, 1 Ceres, y la propia sonda con el motor iónico encendido.

Gracias a esta misión tenemos imágenes espectaculares del más masivo de los asteroides y el segundo en tamaño (recuérdese que 1 Ceres, el más grande y masivo de los objetos del cinturón de asteroides, ascendió en 2.006 a la categoría de planeta enano).

En estas imágenes hemos podido constatar una vez más la violenta historia del Sistema Solar: la superficie de Vesta está cubierta de cráteres de impacto.

El más grande de estos cráteres ha sido bautizado recientemente con el nombre de Rheasilvia. Está situado en el polo Sur de Vesta, tiene un diámetro de 460 Km (nada menos que el 80% del tamaño del asteroide). Su profundidad (13 Km con respecto al terreno circundante) es suficiente como para haber excavado varias capas de la corteza de Vesta e incluso el manto.

Se calcula que en el impacto que lo creó se expulsó al espacio el 1 % del volumen de Vesta, dando lugar a los asteroides de tipo V, a los asteroides de familia de Vesta y al grupo de meteoritos HED (Howarditas - Eucritas - Diogenitas).

 Imagen de la sonda Dawn del polo Sur de 4 Vesta, mostrando el cráter Rheasilvia
Foto: NASA

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Foum Tataounie, Túnez,  27 de junio de 1.931. A la 1:30 a.m. una bola de fuego iluminó el desierto, explotó a poca altura y, provocó una lluvia de piedras sobre un área con forma elíptica de algo menos de 1 Km2 .

Inmediatamente los habitantes de la zona recogieron cientos de fragmentos del meteorito, todos ellos de un color verde característico, atravesados por vetas de un material negro.  Muy pocos presentan restos de una corteza de fusión y en general  son pequeños, de unos pocos gramos. El peso total de los fragmentos recogidos superó los 13 Kg.

El meteorito de Tatahouine fue clasificado por su composición (ortopiroxeno rico en magnesio, olivino y plagioclasas) como una Diogenita, cuyos minerales cristalizaron a alta presión en las profundidades de la corteza (o incluso en el manto) de un cuerpo diferenciado, con toda probabilidad el asteroide 4 Vesta.

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Tengo el privilegio de contar en mi pequeña colección de meteoritos con un ejemplar de la lluvia de piedras de Tatahouine.

Cuando lo sostengo entre mis dedos siento una emoción especial al pensar que esta piedrecita procede de 4 Vesta, un objeto que gira alrededor del Sol más allá de la órbita de Marte,  que fue arrancada de allí por un impacto tan colosal que cuesta imaginarlo, y que tras millones de años en el espacio finalmente llegó al desierto del Sahara envuelta en una bola de fuego.


 Mi trocito de 4 Vesta: fragmento del meteorito de Tatahouine (1,4 gr.)


Ficha de la colección

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Curiosidades:

Rhea Silvia es un personaje mitológico: era una sacerdotisa de Vesta que posteriormente fue madre de los fundadores de Roma.

Torso de Rhea Silvia, en el Museo Arqueológico de Cartagena, procedente del teatro romano de la ciudad. 
Foto: Wikipedia

El cráter Rheasilvia tiene un pico central que alcanza los 23 Km de altura, lo que le convierte en la montaña más alta conocida en el Sistema Solar, superando a Olympus Mons en Marte.

El nombre de las Diogenitas hace referencia al filósofo griego Diógenes de Apolonia (s V a.C.) que fue el primero en sugerir que los meteoritos vienen del espacio.

Cuentan que George Lucas se inspiró en Tatahouine para crear el desértico planeta de Luke Skywalker en la saga Star Wars, al que llamó Tatooine.

domingo, 11 de diciembre de 2011

Cazando Micrometeoritos

Se estima que cada año caen sobre nuestro planeta unas 35.000 toneladas de material extraterrestre, la mayor parte en forma de polvo interplanetario procedente de las múltiples colisiones ocurridas en el cinturón de asteroides a lo largo de la historia del Sistema Solar.

Cuando una partícula de polvo, no más grande que un grano de arena, entra en contacto con la atmósfera a velocidades que oscilan entre 14 y 45 Km/s la fricción con las moléculas del aire la calienta en pocos segundos hasta el punto de hacerla brillar intensamente y vaporizarla por completo. Si esto ocurre por la noche podremos ver una estrella fugaz (técnicamente, un meteoro).

Pero si la partícula (que en cuando está en el espacio recibe el nombre de meteoroide) es  más o menos del tamaño de un guisante, tiene posibilidades de sobrevivir a su paso a través de la atmósfera, perdiendo hasta un 90 % de su masa en unos pocos segundos y generando un meteorito (un micrometeorito para un meteoroide tan pequeño).

Los micrometeoritos pierden prácticamente toda su velocidad mientras atraviesan el aire y caen de manera silenciosa e inofensiva al suelo o sobre los tejados, de donde pueden ser recuperados si alguien se propone encontrarlos.

Es relativamente sencillo recuperar micrometeoritos de hierro, solo hace falta un imán sujeto al extremo de un palo, una lupa potente y bastante paciencia. Se envuelve el imán en un plástico (para poder desprender con facilidad las partículas que se adhieran a él) y se pasa por las acumulaciones de tierra que deja la lluvia cerca de las rejillas de las alcantarillas y de los bordillos en las zonas bajas de las calles, o en los colectores de agua de los tejados. Después se examinan las partículas recogidas con la lupa o con un microscopio.

Hace unos días me dediqué a buscar micrometeoritos de hierro en los alrededores de mi casa, a las afueras de la ciudad de Madrid. No es el mejor sitio, pero es lo que tengo cerca.

En unos pocos minutos tenía un gran número de pequeñas partículas de hierro pegadas al imán, la mayoría con formas angulosas e irregulares. Son de color negro o rojizo, como las que se ven en estas fotos. Proceden en su mayoría de escapes, frenos  y otras partes oxidadas de coches.




Partículas de hierro de origen artificial. El objeto brillante puntiagudo es un alfiler

Las mismas partículas de la foto anterior


Pero entre toda esta chatarra oxidada en miniatura de inmediato saltan a la vista algunas diminutas esferas, casi perfectas, a veces de un color gris azulado, mucho más pequeñas y brillantes que las partículas que las rodean. Son inconfundibles. Es evidente que han sido fundidas y no fragmentadas como las demás. Este es el aspecto que cabría esperar de un micrometeorito de hierro que se ha fundido y ha perdido casi toda su masa al atravesar la atmósfera a gran velocidad.

Las fotos siguientes muestran algunos candidatos a micrometeoritos









Pero ¿son realmente micrometeoritos?  es muy difícil estar seguro. Hay procesos artificiales que pueden fundir pequeñas partículas de hierro y darles el aspecto de micrometeoritos:
Llas chispas que salen de una radial que corta una pieza de hierro son en realidad pequeñas partículas de metal fundido que adquieren forma esférica.
El carbón que se quema en algunas calderas de calefacción  está contaminado con hierro, que no arde sino que se funde formando pequeñas esferas que escapan con los gases de la combustión.

Una característica de todo el hierro que procede del espacio es que contiene pequeñas cantidades de níquel.  Habría que someter a los posibles micrometeoritos a un proceso químico que detecta níquel, y observarlos a través de un microscopio electrónico en busca de marcas características en su exterior o de la estructura cristalina de su interior, pero eso es algo que no está a mi alcance, de momento...

En este enlace puedes visitar mi colección de meteoritos.