Железо-никелевые сплавы в составе астероидов представляют собой важный объект исследования в космохимии и планетологии. Эти металлические материалы составляют основу железных метеоритов, которые являются фрагментами разрушенных астероидов. Согласно классификации, разработанной американским минералогом Джеймсом Дуайтом Даной в 1844 году, метеориты делятся на три основные группы: каменные, железные и железокаменные.

История изучения железо-никелевых сплавов в метеоритах начинается с XVIII века. В 1794 году немецкий физик Эрнст Хладни в работе "О происхождении найденной Палласом и других подобных железных масс" впервые научно обосновал внеземное происхождение метеоритов. Хладни проанализировал состав железного метеорита, обнаруженного Петром Палласом в Сибири в 1772 году, и установил наличие в нем никеля. Это открытие опровергло существовавшую ранее теорию вулканического происхождения метеоритов.

Железо-никелевые сплавы в астероидах формировались в процессе дифференциации протопланетных тел. Согласно современным моделям, в ранней Солнечной системе происходило разделение вещества внутри астероидов под действием тепла, выделяемого радиоактивными изотопами, в частности алюминия-26. Более тяжелые металлы, такие как железо и никель, опускались к центру, образуя металлические ядра. Последующее разрушение этих тел в результате столкновений привело к образованию железных метеоритов.

Химический состав железо-никелевых сплавов в метеоритах варьируется. Содержание никеля обычно составляет от 5% до 25%. В 1861 году немецкий геолог Карл фон Шайблер установил корреляцию между содержанием никеля и структурой сплава. На основе этого открытия в 1868 году австрийский геолог Густав Чермак разработал классификацию железных метеоритов по их структуре: гексаэдриты (содержание никеля менее 6%), октаэдриты (6-13% никеля) и атакситы (более 13% никеля).

Кристаллическая структура железо-никелевых сплавов формировалась при чрезвычайно медленном охлаждении в ядрах астероидов. В октаэдритах наблюдается видманштеттенова структура - характерный рисунок из пересекающихся пластин камасита и тэнита. Эта структура была впервые описана австрийским аристократом Алоизом Видманштеттеном в 1808 году при нагревании метеорита. Скорость охлаждения, необходимая для формирования такой структуры, составляет примерно 1-100 градусов Цельсия за миллион лет.

Метеорит Кейп-Йорк, найденный в Гренландии в 1818 году, содержит один из крупнейших известных образцов железо-никелевого сплава. Фрагмент "Анигито" массой 31 тонна хранится в Американском музее естественной истории. Анализ изотопного состава показал, что этот метеорит образовался около 4,5 миллиардов лет назад.

Исследования железо-никелевых сплавов в метеритах имеют практическое значение. В 1912 году английский металлург Уильям Чандлер Робертс-Остен изучил структуру метеоритного железа и разработал теорию фазовых превращений в сталях. В 1920-х годах немецкий металлург Густав Тамманн использовал данные о метеоритных сплавах для разработки теории кристаллизации металлов.

Современные методы исследования включают электронную микроскопию, микрозондовый анализ и масс-спектрометрию. Исследования, проведенные в Институте геохимии и аналитической химии имени Вернадского, показали наличие в железо-никелевых сплавах микропримесей кобальта, галлия, германия и иридия. Распределение этих элементов позволяет установить происхождение метеоритов из различных родительских тел.

Железо-никелевые сплавы метеоритного происхождения использовались человеком до развития металлургии. Археологические находки на территории Древнего Египта, датированные 3200 годом до н.э., содержат изделия из метеоритного железа. В гробнице Тутанхамона, обнаруженной Говардом Картером в 1922 году, найдены кинжалы из метеоритного железа с содержанием никеля 11%.

Изучение железо-никелевых сплавов в астероидах продолжается в рамках космических миссий. Аппарат NASA "Психея", запущенный в 2023 году, направляется к одноименному астероиду, который, согласно данным спектроскопии, состоит преимущественно из железо-никелевого сплава. Эта миссия позволит провести прямые исследования металлического астероида.

Железо-никелевые сплавы в астероидах представляют собой естественные лаборатории для изучения процессов формирования планет. Их исследование дает информацию о ранних стадиях эволюции Солнечной системы и механизмах дифференциации планетных тел. Дальнейшее изучение этих материалов будет способствовать развитию как фундаментальной науки, так и прикладных направлений в материаловедении.