Реліктові частки палеофлори, представлені уривками клітинної тканини, рослинними волокнами і деякими іншими рослинними залишками, було встановлено при проведенні електронно-мікроскопічного вивчення ударнорозплавних порід кратера Ельгигитгин, cформованого в результаті метеоритного удару 3,6 млн. років тому на Чукотському півострові (РФ). Рослинні залишки перебувають в газових бульбашках у скловатій матриці розплавних імпактитів. Докладно про це пишуть у своїй статті спеціально для сайту Академії старший науковий співробітник відділу відділу геології та геоекології Антарктики Інституту геологічних наук (ІГН) НАН України доктор геолого-мінералогічних наук Євген Гуров і старший науковий співробітник лабораторії фізичних методів досліджень цієї ж установи кандидат технічних наук Віталій Пермяков.
Встановлення палеофлори в імпактних породах кратера Ельгигитгин є третім випадком виявлення рослинних залишків у ударнорозплавних породах на земній поверхні [Gurov et al., 2019]. Уперше залишки палеофлори було виявлено в уламках розплавних імпактитів і скла, які утворюють сім горизонтів у лесових відкладеннях Аргентинської Пампи, однак імпактних кратерів – джерел цих порід – донині не встановлено [Harris, Shultz, 2007; Shultz et al., 2014]. Майже одночасно відбитки флори вивчалися в імпактному склі Даклех (Dakhleh) у Єгипті – їх діагностували як далекі викиди ще не відомого метеоритного кратера [Osinsky et al., 2007]. Кратер Ельгигитгин є першою достовірною імпактною структурою на поверхні Землі, в розплавних імпактитах якої встановлено залишки палеофлори.
Імпактний кратер Ельгигитгин розташовується в центральній частині Чукотського півострова. Його ударно-метеоритне походження в 1978 році довели співробітники ІГН АН УРСР (нині – ІГН НАН України), які докладно вивчили цей об’єкт [Гуров та ін., 1978]. З кінця 1990-х років кратер Ельгигитгин є об’єктом інтенсивних досліджень для вчених зі США, ФРН, Австрії, Бельгії, а також Далекосхідного КНДІ РАН (Магадан, РФ).
Кратер діаметром 18 км утворився 3,6 млн років тому в товщі вулканогенних порід крейдового віку. Він має вигляд блюдцеподібної депресії, оточеної кільцевим валом висотою до 200 м відносно дна басейну, центральну частину цієї депресії займає озеро Ельгигитгин діаметром 12 км.
 Вигляд озера Ельгигитгин |
Імпактні породи в кратері на сучасному ерозійному рівні збереглись у перевідкладеному стані в терасах озера Ельгигитгин. Ударнорозплавні породи, що утворюють локальні скупчення брил і уламків у терасних відкладах, є продуктами руйнування потоків ударного розплаву, застиглого на внутрішніх схилах кратера [Gurov, Koeberl, 2004].
Рослинні залишки було встановлено при електронно-мікроскопічному вивченні ударнорозплавних порід. Імпактити, які містять залишки палеофлори, представлено пухирчастими склуватими породами з численними включеннями ударнометаморфізованих мінералів і порід мішені. Для порід характерним є високий вміст газових вакуолей, в частині яких було встановлено палеофлору [Gurov et al., 2019]. Газові вакуолі, що вміщують рослинні частки, найчастіше мають округлу або овальну форму та розміри від 2-5 мкм до 200 мкм. Залишки палеофлори представлені скрученими агрегатами волокон і частинок трав’янистої рослинності (рис. 2, а). Рідше рослинні залишки представлено фрагментами трав’янистої або деревної клітинної тканини (рис. 2, б, в). Поодинокі об’єкти у вигляді овальних тіл із гладкою поверхнею попередньо ідентифіковано як спори грибів (рис. 2, г).
Електронні мікрофотографії ударнорозплавних порід із рослинними залишками
 а. Сплетіння рослинних волокон заповнює бульбашку в скловатій матриці (зразок 918) |
 б. Уривок клітинної тканини трав’янистої рослини |
 в. Частка клітинної тканини деревини і трубчасті уривки трав’янистої рослинності. Ділянка внутрішньої поверхні бульби вкрита світлими кристалітами польового шпату |
 г. Ймовірна спора в бульбашці |
В уламку осадової породи, яка перетворилася на скло, було виявлено глобулі сфероідальної та овальної форм розміром від 15 до 40 мкм, кожна з яких вміщується в окремій вакуолі (рис. 3, а). Поверхня деяких глобул має черепичну будову (рис. 3, б ).
Хімічний склад рослинних частинок характеризується вмістом вуглецю від 40 до 80 мас.%, найчастіше складаючи 50-65 мас.%. Вміст кисню становить від 25 до 35 мас.%, досягаючи в деяких зразках 50 мас.%. Елементи-домішки представлено кремнієм (до 4,5 мас.%) і кальцієм.
Електронні мікрофотографії глобулярних частинок у газових бульбашках ударнорозплавної породи
 а. Глобула з гладкою поверхнею зі слідами впливу електронного пучка |
 б. Глобула овальної форми з оболонкою черепичної будови |
Імовірний механізм утворення газових вакуолей з рослинними залишками.
Утворення пухирчастих розплавних імпактитів із рослинними залишками ймовірно відбулось у результаті випадання мас або потоків високотемпературного ударного розплаву на вологу поверхню, вкриту трав’янистою рослинністю. Формування газових вакуолей з рослинними залишками відбувалося в результаті миттєвого випаровування води з рослинних частинок, які потрапили в розплав, й утворення навколо них вакуолей. За мінералогічними даними, температура ударного розплаву перевищувала 1700оС. Важливо відзначити, що високий ступінь збереження морфології та складу рослинних часток у силікатних розплавах за температур вище 1500°С встановлено в експериментальних роботах [Shultz et al., 2014]
Рослинні залишки в розплавних імпактитах і пошук слідів можливого раннього життя на Марсі.
Встановлення рослинних залишків у розплавних імпактитах і склі з Аргентинської Пампи дозволило П. Шульцу і співавторам [Harris, Schultz, 2007; Shultz et al., 2014] запропонувати нову стратегію пошуків слідів можливого раннього життя на Марсі в ударнорозплавних породах на його поверхні. Потужні товщі осадків, відкладених з атмосфери, охоплюють великі райони поверхні Марса, що дає змогу порівнювати їх із лесовими відкладами Аргентинської Пампи, які містять сліди періодичного метеоритного бомбардування у вигляді горизонтів із уламками ударнорозлавних порід [Shultz et al., 2014].
Особливої актуальності ці уявлення набули у результаті досліджень органічної речовини в марсіанських метеоритах. У складі марсіанського метеорита ALH84001 з Антарктиди було встановлено присутність складних органічних речовин і карбонатних глобул імовірного біогенного походження [MacKay et al., 1996].
Важливі дані отримано при вивченні марсіанського метеорита – шерготтіта Тіссінт (Tissint), який упав 2007 року в Марокко. До викиду в космос і падіння на Землю речовина метеорита на марсіанській поверхні зазнала двох ударних подій. Описані в його складі сферичні й пластинчасті частинки органічної речовини з високим вмістом вуглецю визначено як можливі біомаркери [Wallis et al., 2014]. Ізотопний аналіз вуглецю органічної речовини з тріщин в ударно-розплавних прожилках цього метеорита також дав змогу припустити його біогенне походження [Lin et al., 2014].
Таким чином, встановлення органічних залишків в ударнорозплавних породах кратера Ельгигитгин підтверджує можливість тривалого збереження слідів органічного життя у продуктах ударного кратероутворення.
Кратер Ельгигитгин, який містить різні типи імпактних порід і має високий ступінь збереження, може використовуватись як об’єкт для подальшого вивчення умов захоплення ударними розплавами рослинних залишків та їхньої тривалої консервації в скловатих силікатних породах.
Література
Gurov E.P., Permiakov V.V., Koeberl C. Remnants of paleoflora in impact melt rocks of the El’gygytgyn crater (Chukotka, Russia). Meteoritics & Planetary Science, 2019, doi: 10.1111/maps. 13241.
Harris R.S., Schultz P.H. Impact amber, popcorn, and pathology: The biology of impact melt breccias and implications for astrobiology. Lunar Planet. Sci. Conf. (abstracts), 2007. 38. #2306.
Schultz P.H., Harris R.S., Clemett S.J., Thomas-Keprta K.L., Zάrate M. Preserved flora and organics in impact melt breccias. Geology. 2014. 42. Р. 515−518.
Osinski G.R., Schwarcz H.P., Smith J.R., Kleindienst M.R., Hendemann M.A., Churcher C.S. Evidence for a ~200−100 ka meteorite impact in the Western Desert of Egypt. Earth Planet. Sci. Lett. 2007. 253. P.378−388.
Гуров Е.П., Вальтер А.А., Гурова Е.П., Серебренников А.И. Взрывной метеоритный кратер Эльгыгытгын на Чукотке. Докл. АН СССР, 1978. 240, № 6. С. 1407–1410.
Gurov E.P., Koeberl C. Shocked rocks and impact glasses from the El’gygytgyn impact structure, Russia. Meteoritics & Planetary Science, 2004. 39. P. 1495-1508.
MacKay D.S., Gibson E.K. Ir., Thomas-Kepta K.L., Vali H., Romanel C.S., Clemett S.J., Chiller X.D., Malcheling C.R., Zare R.N. Search for past life on Mars: possible relic biogenic activity in martian meteorite ALH84001. Science, 1996, Ang. 16: 273 (5277). P. 924-930.
Wallis J., Wallis D.H., Wallis M.K., + Wickramasinghe C. Molecular carbon as a biomarker in the meteorite Tissint. EPSC2014 session TP4.1. Portugal, September 2014.
Lin Y., El Goresi A., Hu S., Zhang J., Gillet P., Xu Y., Hao J., Miyahara M., Ouyang Z., Ohtani E., Xu L., Yang W., Feng L. NanoSIMS analysis of organic carbon from the Tissint Martian meteorite: Evidence for the past existence of subsurface organic-bearing fluids on Mars. Meteoritics & Planetary Science, 2014. 49. P. 2201-2218.