Российские ученые впервые применили новый метод для изучения железных метеоритов

Коллектив исследователей из Института земной коры СО РАН (Иркутск) впервые применил метод рентгенофлуоресцентной спектрометрии с полным внешним отражением (TXRF) для элементного анализа железного метеорита. Ранее эта техника успешно использовалась только для каменных метеоритов с силикатной основой. Адаптировать метод под железную матрицу помогла существенная модификация процесса пробоподготовки, а тестовым образцом стал фрагмент знаменитого Сихотэ-Алинского метеорита. 

Как объясняют сами ученые, метеориты представляют собой уникальные «капсулы времени». В отличие от Земли, где геологические процессы давно переработали первичное вещество, осколки астероидов сохранили состав, близкий к исходному. Их анализ позволяет судить о том, из чего состояла наша планета на самых ранних этапах формирования — до того, как ее переработали внутренние процессы.

До сих пор одним из основных методов для изучения железных метеоритов оставался нейтронно-активационный анализ (НАА). Он требовал облучения образца в ядерном реакторе, который не разрушал материал, но делал его радиоактивным и препятствовал дальнейшей работе с ним. Более современные масс-спектрометрические методы, включая лазерную абляцию, позволяют получить детальную информацию, но частично разрушают образец, что критично при работе с редкими экземплярами. Перед сибирскими геохимиками стояла задача найти способ, который сочетал бы точность, скорость и сохранность материала.

Метод TXRF работает по принципу просвечивания тонкого образца рентгеновским лучом под очень малым углом. Атомы вещества начинают флуоресцировать, и по характеристикам свечения определяется элементный состав. Техника отличается высокой чувствительностью к микроэлементам и относительно низкой стоимостью анализа по сравнению с масс-спектрометрией. Главная сложность заключалась в том, чтобы правильно выбрать репрезентативный образец и корректно перевести железную матрицу в форму, пригодную для такого анализа, не потеряв важные компоненты и не загрязнив важные микроэлементы. 

Фрагмент Сихотэ-Алинского метеорита, упавшего в Приморском крае 12 февраля 1947 года, был предоставлен для эксперимента Минералогическим музеем им. А. Е. Ферсмана РАН (Москва). Он считается одним из десяти крупнейших в мире: только официальные экспедиции РАН собрали более 3500 его фрагментов общей массой более 27 тонн. Благодаря большому количеству материала и относительно однородной структуре (около 90% составляет железо-никелевый сплав – минерал камасит) он оказался идеальным кандидатом для тестирования. Отрабатывая методику на нем, исследователи сокращают возможность ошибок, связанных с неоднородностью образца, и знают точно, что улучшают именно технику анализа.

По словам старшего научного сотрудника ИЗК СО РАН, кандидата химических наук Артемм Мальцева, в таких методах, как TXRF, правильная пробоподготовка — это 90% успеха. «Наша модификация заключается в разработке и оптимизации оригинального протокола растворения железной матрицы. Мы подобрали такие кислоты, температуру и последовательность действий, которые полностью переводят металл в раствор, минимизируют потерю летучих элементов, а также предотвращают загрязнение образца извне и обеспечивают стабильность полученного раствора для точных измерений», — рассказал он.

Ранее ученые Волгоградского государственного университета (ВолгГУ) рассказали о разработке нового метода для оценки опасности астероидов на большом расстоянии от Земли. Технология позволит дистанционно получать трехмерные изображения объектов, тем самым точно определяя их размер, форму и рельеф.

На обложке осколок Сихоте-Алинского метеорита. Источник: Сибирское отделение РАН. Фото сделали сами исследователи.