هر جرم کوچک طبیعی که از فضای بین‌سیاره‌ای که بتواند از شرایط سخت اتمسفر زمین عبور کند و به سطح زمین برسد، شهاب‌سنگ (Meteorite) نامیده می‌شود. البته امروزه این اصطلاح برای اجرام مشابهی نیز به کار برده می‌شود که روی سطح کره‌های بزرگ دیگر سقوط می‌کنند. در ماموریت‌های آپولو، نمونه‌هایی که فضانوردان به زمین آوردند، شامل شهاب‌سنگ می‌شد و ماموریت فرصت (Opportunity) نیز حداقل یک شهاب‌سنگ روی سطح مریخ پیدا کرده است.
شهاب‌سنگ‌ها آخرین مرحله از سنگ‌های فضایی هستند که در راه سقوط به زمین نجات می‌یابند. این اجرام قبل از اینکه تبدیل به شهاب‌سنگ شوند، شهاب بودند و حتی قبل از آن شهاب‌واره بودند. شهاب‌واره‌ها (Meteoroid) دسته‌ای از سنگ و یا فلزات بسیار کوچکی هستند که به دور خورشید در حال گردش‌اند.
شهاب‌واره‌ها با برخورد به جو زمین می‌سوزند و با گاز درخشانی که برای لحظاتی آن‌ها را محاصره می‌کند، می‌درخشند که این درخشش به «شهاب» (Meteor) شناخته می‌شود. وقتی این شهاب‌ها در اتمسفر زمین می‌سوزند و به قطعات کوچک‌تری تبدیل می‌شوند، تعداد زیادی از آن‌ها به زمین برخورد می‌کند و «شهاب‌سنگ‌ها» را به وجود می‌آورد.
اگر این اجرام بسیار کوچک و در حد غبار باشند، به ریزشهاب‌سنگ (Micrometeorite) شناخته می‌شوند و 99 درصد زباله‌هایی فضایی را که روی زمین سقوط می‌کند، تشکیل می‌دهد. به علاوه، این اجرام روزانه 50 تن از اجرامی را که از فضا روی زمین سقوط می‌کند، شامل می‌شود.
البته باید گفت که برخی از شهاب‌سنگ‌ها به اندازه یک تخته سنگ هستند. تا امروز بزرگترین شهاب‌سنگی که کشف شده است، شهاب‌سنگ هوبا (Hoba) نام دارد که 54 هزار کیلوگرم وزن دارد و در سال 1920 میلادی/1298 خورشیدی در نامیبیا کشف شد. شهاب‌سنگ هوبا به قدری بزرگ و سنگین است که از زمان کشفش هنوز کسی آن را جابه‌جا نکرده است.
بیشتر شهاب‌سنگ‌ها شبیه به سنگ‌های روی زمین هستند، با این تفاوت که لایه بیرونی آن‌ها تیره‌تر است. با ورود شهاب‌سنگ‌ها به زمین لایه بیرونی آن‌ها بر اثر اصطکاک با جو زمین می‌سوزد و لایه بیرونی آن‌ها رنگ سوخته و تیره‌ای به خود می‌گیرد.
این فرایند که به فرسایش حرارتی (thermal ablation) شناخته می‌شود، سطح شهاب‌سنگ را سخت و صیقلی و با توجه به ترکیبات شیمیایی آن، بافت خاصی روی سطح شهاب‌سنگ ایجاد می‌کند. همانطور که گفتیم، شهاب‌سنگ‌ها روی تمام سیارات و قمرهای بزرگ منظومه‌مان سقوط می‌کنند. برخی از این کره‌ها اتمسفر غلیظی ندارند تا شهاب‌ها را به چند تکه تقسیم کنند و به همین خاطر، شهاب‌سنگی برخوردی آن‌ها تکه سنگ بزرگی می‌شود.
این شهاب‌سنگ‌های بزرگ دهانه‌های برخوردی (impact craters) بزرگ، عمیق و دایره‌ای شکلی روی سطح کره ایجاد می‌کنند که به وضوح روی سطح ماه، عطارد، و مریخ می‌توان مشاهده کرد. در سال 2005 میلادی/1384 خورشیدی، مریخ‌نورد آپورچونیتی اولین شهاب‌سنگ را روی کره‌ای دیگر در منظومه شمسی پیدا کرد. 9 سال پس از آن، مریخ‌نورد کیوریاسیتی (Curiosity) شهاب‌سنگی روی این سیاره به قطر دو متر پیدا کرد که بزرگترین شهاب‌سنگ یافته‌شده روی مریخ نام گرفت.
چگونه می‌فهمیم شهاب‌سنگ‌ها از کجا آمده‌اند؟
بیشتر شهابسنگهایی که روی زمین پیدا می‌شوند، از سیارکهای متلاشی شده روی زمین سقوط می‌کنند؛ البته که برخی از آن‌ها از ماه و مریخ نیز به زمین راه پیدا می‌کنند که در ادامه آن‌ها را بیشتر بررسی می‌کنیم. البته منجمان احتمال می‌دهند که شهابسنگهایی از عطارد و زهره نیز به زمین می‌رسند، اما تا امروز شواهدی از آن‌ها پیدا نشده است.
پژوهشگران با چند روش می‌توانند منشا شهاب‌سنگ‌ها را پیدا کنند. آن‌ها می‌توانند از تصاویر ثبت شده از سقوط شهاب‌سنگ‌ها استفاده کنند و مدار و مسیر آن‌ها را محاسبه کنند. در کنار آن، می‌توانند ترکیبات شیمیایی شهاب‌سنگ‌ها را با سیارکهای مختلف مقایسه کنند. آن‌ها حتی می‌توانند عمر این سنگ‌ها را پیدا کنند که تا امروز قدیمی‌ترین آن‌ها 4.6 میلیارد سال عمر دارد.
داخل شهاب‌سنگ‌های مریخی حباب‌هایی از هوای این سیاره به دام افتاده است که با مقایسه ترکیبات این حباب‌ها با اتمسفر مریخ می‌توان به هویت آن‌ها پی برد. به همین ترتیب، شهاب‌سنگ‌های ماه باید شبیه به نمونه‌هایی باشند که فضانوردان آپولو به زمین آورده‌اند و با مقایسه ترکیبت شیمیایی آن‌ها، پژوهشگران می‌توانند شهاب‌سنگ‌های ماه را تشخیص دهند.
به علاوه، از داده‌های ماموریت داون (Dawn mission) ناسا می‌دانیم که نوع دیگری از شهاب‌سنگ‌ها به نام هواردیت-اوکریت-دیوژیت یا به اختصار هد (HED – howardite-eucrite-diogenite) وجود دارد که از سیارک وستا (Vesta) در کمربند سیارکی به زمین رسیده است.
انواع شهاب‌سنگ‌ها
شهاب‌سنگ‌ها به طور کلی به سه دسته سنگی (stony)، آهنی (irony) و سنگی-آهنی (stony-irony) تقسیم شده‌اند که نسبت سیلیکات به آلیاژ نیکل-آهن درون آن‌ها را نشان می‌دهد. شهاب‌سنگ‌های سنگی 94 درصد از تمام شهاب‌سنگ‌های روی زمین، شهاب‌سنگ‌های آهنی تقریبا 5 درصد و شهاب‌سنگ‌های سنگی-آهنی تقریبا یک درصد آن‌ها را تشکیل می‌دهد.
هر دسته از شهاب‌سنگ‌ها با توجه به ترکیبات شیمیایی و ساختار آن‌ها به چندین زیردسته مختلف تقسیم می‌شود. به علاوه، این زیردسته‌ها ممکن است حتی منشا یکسانی داشته باشند. برای مثال، اگر سیارکی به خورشید نزدیک و ذوب می‌شود، ترکیبات سنگین‌تر فلزی آن در هسته سیارک ته‌نشین می‌شود و مواد سنگی آن پوسته‌ای در اطرافش شکل می‌دهد؛ درست مثل اتفاقی که برای زمین افتاد. این فرایند جداسازی به تفکیک ژئوشیمیایی (geochemical differentiation) شناخته می‌شود.
زمانی که این سیارک مذاب با برخوردهایی متلاشی می‌شود، تکه‌های هسته، پوسته و هسته-پوسته آن می‌تواند نمایشی از سه گروه اصلی شهاب‌سنگ‌ها باشد. بنابراین، پژوهشگران وظیفه دارند تا نوع شهاب‌سنگ‌ها و ارتباطشان را مشخص کنند و فرایند شکل‌گیری آن‌ها را تشخیص دهند که چنین تنوعی در بین شهاب‌سنگ‌ها ایجاد کرده است.
شهاب‌سنگ‌های سنگی به دو دسته اصلی کندریت‌ها (chondrites) و آکندریت‌ها (achondrites) تقسیم می‌شوند. کندریت‌ها نیز در دو گروه معمولی (ordinary) و کربن‌دار (carbonaceous) دسته‌بندی می‌شوند.
کندریت‌های معمولی رایج‌ترین نوع شهاب‌سنگ‌های سنگی هستند که 86 درصد تمام شهاب‌سنگ‌های روی زمین را تشکیل می‌دهند. کندریت‌ها به دلیل وجود قطرات سخت گدازه در آن‌ها که کندرول (chondrules) نامیده می‌شوند، چنین نامی گرفته‌اند. کندریت‌ها با ذرات کوچک غبار از سیارکهایی که 4.5 میلیارد سال پیش شکل گرفته‌اند، ساخته شده‌اند.
از آنجایی که کندریت‌ها همزمان با شکل‌گیری منظومه شمسی، تشکیل شدند، بررسی آن‌ها راهی است تا بتوان تکامل منظومه شمسی را مطالعه کرد. کندریت‌های معمولی نیز بر اساس مقدار آهن درون آن‌ها تقسیم می‌شوند: کندریت اچ (H chondrite)، کندریت ال (L chondrite) و کندریت ال‌ال (LL chondrite). کندریت اچ مقدار بالایی آهن درون خود دارد و کندریت ال مقدار کمی آهن و کندریت ال‌ال به طور کلی میزان کمی فلز داخل آن وجود دارد.
کندریت‌های کربن‌دار (Carbonaceous chondrites) بسیار نادرتر از کندریت‌های معمولی هستند و احتمالا در ابتدای شکل‌گیری منظومه شمسی بسیار دورتر از خورشید به وجود آمده باشند. همانطور که از نامشان پیداست، کندریت‌های کربن‌دار مولکول‌های کربنی زیادی مثل آمینو‌اسیدها، که مولکولی زیستی است، در خود دارند. به علاوه، این شهاب‌سنگ‌ها شامل مولکول‌های دیگری مثل آب و مواد شکل‌گرفته با آب نیز می‌شوند.
درست مثل کندریت‌های معمولی، کندریت‌های کربن‌دار نیز با ترکیبات شیمیایی آن‌ها دسته‌بندی می‌شوند، با این تفاوت که به علاوه حرف C برای کربن آن‌ها، با اولین حرف اولین شهاب‌سنگ یافت‌شده از نوع خود نامگذاری می‌شوند.
کندریت‌های CI بعد از شهاب‌سنگ ایوونا (Ivuna) که در سال 1938 میلادی/1317 خورشیدی در تانزانیا برخورد کرد نامیده شده است. این کندریت‌ها مملو از کربن و خاک رس است.
البته کندریت‌های کربن‌دار با حرف اول مکان اکتشاف آن‌ها نیز نامگذاری می‌شوند. کندریت‌های CV پس از شهاب‌سنگی نامیده شده‌اند که در سال 1910 میلادی/1299 خورشیدی در نزدیکی شهر ویگارانو، ایتالیا به زمین برخورد کرد. منجمان احتمال می‌دهند که این دسته، قدیمی‌ترین شهابسنگهایی هستند که شکل گرفته‌اند و حتی عمرشان از منظومه شمسی نیز بیشتر است. آن‌ها احتمال می‌دهند که این سنگ‌ها با انفجاری ابرنواختری در نزدیکی منظومه شمسی و قبل از شکل‌گیری آن، ایجاد شده و به سیاره ما راه پیدا کرده‌اند.
بالاخره بعد از گروه‌های مختلف کندریت‌ها، نوبت به آکندریت‌ها می‌رسد. این شهاب‌سنگ‌ها برخلاف کندریت‌ها قطرات گدازه در ساختار خود ندارند و فقط سه درصد از تمام شهاب‌سنگ‌های شناخته‌شده را تشکیل می‌دهند و همین آن‌ها را بسیار نادر می‌کند.
آکندریت‌ها در دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند. آکندریت‌های ابتدایی (Primitive achondrites) ترکیب معدنی مشابهی به کندریت‌ها دارد، با این تفاوت که همانطور که گفتیم، قطراتی از گدازه در آن‌ها دیده نمی‌شود.
شهاب‌سنگ‌های ماه (Lunar meteorites) آکندریت‌هایی هستند که از ماه به زمین و شهاب‌سنگ‌های مریخی (Martian meteorites) از مریخ به زمین رسیده‌اند. فقط 0.2 درصد از شهاب‌سنگ‌ها از مریخ و ماه به زمین راه پیدا کردند. منجمان احتمال می‌دهند که این شهاب‌سنگ‌ها با برخورد شهابسنگهایی به ماه و مریخ و پرتاب تکه سنگ‌های این کره‌ها به بیرون فضا ایجاد شده و در مسیر زمین قرار گرفته‌اند.
دهانه برخوردی شهاب‌سنگ‌ها
شهاب‌سنگ‌ها با نیروی بسیار زیادی از اتمسفر زمین عبور می‌کنند و به سطح آن می‌رسند. هر چه این شهاب‌سنگ‌ها بزرگتر باشند، دهانه بزرگتری نیز از خود باقی می‌گذارند. دهانه شهاب‌سنگ بارینگر (Barringer Meteorite Crater) در ایالت آریزونای آمریکا، حفاظت‌شده‌ترین و یکی از معروف‌ترین دهانه برخوردی است که روی زمین وجود دارد.
حدود 50 هزار سال پیش، شهاب‌سنگی به وزن 300 هزار تن با نیرویی برابر با 2.5 میلیون تن تی‌ان‌تی به زمین برخورد کرد. از این برخورد دهانه‌ای به قطر یک کیلومتر و عمق 230 متر به جا مانده است. تکه‌هایی که از این برخورد باقی مانده، نشان می‌دهد که این یک شهاب‌سنگ آهنی بوده است.
بیش از صد دهانه برخوردی روی زمین شناسایی شده است که احتمالا معروف‌ترین آن‌ها دهانه چیکسولاب (Chicxulub Crater) در مکزیک است. با اینکه تقریبا نیمی از این دهانه در زیر آب‌های خلیج مکزیک پنهان است، می‌توان به راحتی آن را دید.
دهانه چیکسولاب که 10 کیلومتر قطر دارد، یکی از بزرگترین دهانه‌های برخوردی روی زمین است و به علاوه، پژوهشگران احتمال نی‌دهند که این شهاب‌سنگ در 65 میلیون سال پیش یکی از دلایل انقراض دایناسورها باشد.
چرا شهاب‌سنگ‌ها مهم هستند؟
شهابسنگهایی که به زمین برخورد می‌کنند، برخی از مواد اصلی شکل‌گیری سیاره‌ها در میلیاردها سال پیش را به ما نشان می‌دهند. با مطالعه این سنگ‌ها می‌توان شرایط اولیه و فرایندهای شکل‌گیری منظومه شمسی را در تاریخ آن بررسی کرد.
چنین اطلاعاتی شامل سن، ترکیب شیمیایی سیاره‌های مختلف، دمای سطح و داخل سیارک مربوطه و درجه شوک وارد‌شده به مواد با برخورد سنگ‌ها به یکدیگر می‌شود.