Kép jóváírása: WUSTL
Ann Nguyen egy kockázatos projektet választott a St. Louisbeli Washingtoni Egyetemen folytatott posztgraduális tanulmányaihoz. Egy egyetemi csapat már 100 000 szemet átszitált egy meteoritból egy adott stardustípus keresésére? sikertelenül.
2000-ben Nguyen úgy döntött, hogy megpróbálja újra. Körülbelül 59 000 gabona később, bátor döntése megtérült. A tudomány március 5-i számában Nguyen és tanácsadója, Ph.D. Ernst K. Zinner, a fizika, valamint a föld- és a bolygótudomány kutató professzora, mind a Művészet és Tudomány területén, kilenc szilikátdarabot tartalmaznak? presolar szilikát szemcsék? az egyik legelterjedtebb meteoritból.
"Előszoláris szilikátok meteoritban történő megtalálása azt mondja nekünk, hogy a naprendszer gázból és porból alakult ki, amelyek egy része soha nem melegedett fel, nem pedig egy forró napsugárból" - mondja Zinner. "Az ilyen szemcsék elemzése információkat nyújt csillagforrásokról, a csillagokban lezajló nukleáris folyamatokról és a csillagkörnyezet fizikai és kémiai összetételéről."
1987-ben Zinner és a washingtoni egyetemi kollégák, valamint a Chicagói Egyetem tudósok egy csoportja meteoritban találták meg az első stardust. Ezek a szubszoláris szemcsék gyémánt és szilícium-karbid foltok voltak. Noha azóta felfedezték a meteoritokban más típusokat, egyikük sem szilikátból, szilícium, oxigén és más elemek, például magnézium és vas elegyéből készült.
"Ez nagyon rejtély volt, mert a csillagászati spektrumokból tudjuk, hogy a szilikát szemcsék a csillagokban előállított oxigénben gazdag gabonák legelterjedtebb típusa" - mondja Nguyen. "De eddig az előszoláris szilikát szemcséket csak a üstökösök bolygóközi porrészecskéinek mintáiból izolálták."
Naprendszerünk egy gáz- és porfelhőből alakult ki, amelyet a vörös óriások és a szupernóvák robbantásával űrbe juttattak az űrbe. Ennek a pornak egy része aszteroidákat képez, és a meteoritok az aszteroidák lekopott részei. A meteoritok részecskéinek nagy része hasonlít egymásra, mivel a különböző csillagok porjai homogenizálódtak az infernóban, ami a Naprendszert alakította. Néhány csillag tiszta mintái azonban egyes meteoritok mélyén csapdába estek. Az oxigénben gazdag szemcséket az oxigénizotópok szokatlan aránya alapján lehet felismerni.
Nguyen, a föld- és a bolygótudomány végzős hallgatója körülbelül 59 000 szemet elemezte az 1990-ben a Szaharában talált meteoritból, az Acfer 094-ből. A szemeket vízben szétválasztotta, nem pedig kemény vegyszerekkel, amelyek elpusztíthatják a szilikátokat. Használt egy új típusú ionszondát is, az úgynevezett NanoSIMS-t (Secondary Ion Mass Spektrométer), amely képes mikrométernél (méter egymilliomodányja) kisebb tárgyakat megoldani.
Zinner és Frank Stadermann, Ph.D., az egyetem Űrtudományi Laboratóriumának vezető kutatója segített a Párizsi CAMECA által készített NanoSIMS tervezésében és tesztelésében. 2 millió dollár áron a washingtoni egyetem 2001-ben megszerezte a világ első hangszerét.
Az ionszondák az ionnyalábot a minta egyik pontjára irányítják. A nyaláb eltávolítja a minta egyes atomjait, amelyek egy része ionizálódik. Ez a másodlagos ionnyaláb belép egy tömegspektrométerbe, amelyet egy adott izotóp detektálására állítottak be. Így az ionszondák azonosíthatják azokat a szemcséket, amelyekben az izotóp szokatlanul magas vagy alacsony.
Más ionszondákkal ellentétben a NanoSIMS öt különféle izotópot képes azonosítani egyszerre. A gerenda automatikusan elmozdulhat a helyszínről a pontra is, így sok száz vagy ezer szemcséket lehet elemezni egy kísérleti rendszerben. "A NanoSIMS elengedhetetlen volt ehhez a felfedezéshez" - mondja Zinner. „Ezek a szubszoláris szilikát szemcsék nagyon kicsik? csak egy mikrométer töredéke. A műszer nagy térbeli felbontása és nagy érzékenysége tette lehetővé ezeket a méréseket. "
Nguyen egy cézium-ion primer sugara segítségével gondosan megmérte a három oxigén izotóp mennyiségét? 16O, 17O és 18O? mindegyik szemében, amelyet ő tanulmányozott. Kilenc szemcsék, amelyek átmérője 0,1–0,5 mikrométer volt, szokatlan oxigénizotóp-arányokkal rendelkeztek és erősen dúsultak szilíciummal. Ezek a szubszoláris szilikát szemcsék négy csoportba estek. Öt szemet 17O-ban dúsítottak és 18O-ban enyhén kimerítették, ami arra utal, hogy a vörös óriás vagy aszimptotikus óriáságú csillagok mély keverése felelős oxigénizotóp-összetételükért.
Egy szemcsék 18O-ban nagyon kimerültek, ezért valószínűleg kis tömegű csillagban termelődtek, amikor a felszíni anyag olyan forró területre süllyedt le, hogy támogassa a nukleáris reakciókat. Egy másik anyagot dúsítottak a 16O-ban, ami jellemző a csillagok olyan szemeire, amelyek kevesebb, a héliumnál nehezebb elemet tartalmaznak, mint a mi napunk. Az utolsó két szemet mind 17O, mind 18O dúsítottuk, és így szupernóvákból vagy csillagokból származhatott, amelyek a napunkhoz képest jobban dúsítottak a héliumnál nehezebb elemekben.
Nguyen energiával diszpergálható röntgenspektrum meghatározásával meghatározta hat előszoláris szemcsék valószínű kémiai összetételét. Úgy tűnik, hogy két olivin és két piroxén van, amelyek többnyire oxigént, magnéziumot, vasat és szilíciumot tartalmaznak, de eltérő arányban. Az ötödik alumíniumban gazdag szilikát, a hatodik pedig oxigénnel és vasban dúsított, és üveg lehet beágyazott fémmel és szulfidokkal.
Nguyen szerint a vasban gazdag szemek túlnyomó része meglepő, mivel a csillagászati spektrumok csillagok körüli légkörben több magnéziumban gazdag szemet fedeztek fel, mint vasban gazdag szemek. "Lehetséges, hogy a vas beleépült ezekbe a szemekbe, amikor a Naprendszert alakították ki" - magyarázza.
A stardust érintő részletes információk azt bizonyítják, hogy az űrtudomány laboratóriumban elvégezhető - mondja Zinner. "Ezeknek a kis foltoknak az elemzése olyan információkat szolgáltathat nekünk, mint például a részletes izotópos arányok, amelyeket a csillagászat hagyományos technikáival nem lehet megszerezni" - teszi hozzá.
Nguyen azt tervezi, hogy megvizsgálja a kilenc gabona szilícium és magnézium izotópjainak arányát. Meg akarja vizsgálni más típusú meteoritokat is. "Az Acfer 094 az egyik legelterjedtebb meteorit, amelyet megtaláltak" - mondja. „Tehát azt várhatnánk, hogy a szaporítószemcsék közül a legnagyobb a bőség. Ha megvizsgáljuk azokat a meteoritokat, amelyek több feldolgozáson mentek keresztül, akkor többet megtudhatunk azokról az eseményekről, amelyek elpusztíthatják ezeket a szemeket. "
Eredeti forrás: WUSTL sajtóközlemény
