Pildikrediit: WUSTL
Ann Nguyen valis St. Louis'is Washingtoni ülikoolis kraadiõppe jaoks riskantse projekti. Ülikooli meeskond oli juba sõelunud meteoriidist läbi 100 000 tera, et otsida kindlat tüüpi stardust? Ilma eduta.
2000. aastal otsustas Nguyen uuesti proovida. Umbes 59 000 tera hiljem tasus tema jõukas otsus end ära. Teaduse 5. märtsi numbris kirjeldavad Nguyen ja tema nõustaja, füüsika ning maateadmiste ja planeediteaduste teadusprofessor Ernst K. Zinner, mõlemad ajakirjas Arts & Sciences, üheksa silikaadi stardusti eksemplari? eelsolaarsed silikaatterad? ühest kõige primitiivsemast teadaolevast meteoriidist.
"Mesooriidist eelpõlenud silikaatide leidmine ütleb meile, et Päikesesüsteem moodustus gaasi ja tolmu vahel, millest osa ei saanud kunagi väga kuumaks, vaid kuuma päikese udust," räägib Zinner. "Selliste terade analüüsimine annab teavet nende täheallikate, tähtedes toimuvate tuumaprotsesside ja tähekeskkonna füüsikalise ja keemilise koostise kohta."
1987. aastal leidsid Zinner ja tema kolleegid Washingtoni ülikoolist ja rühm teadlasi Chicago ülikoolist meteoriidist esimese stardusti. Need eelpõlenud terad olid teemandi ja ränikarbiidi täpid. Ehkki meteoriitides on sellest ajast peale avastatud muid tüüpe, ei tehtud neist ühtegi silikaadist, räni, hapniku ja muude elementide, näiteks magneesiumi ja raua ühendist.
"See oli üsna mõistatus, kuna astronoomiliste spektrite põhjal teame, et silikaatterad on kõige tähelisemad hapniku poolest rikaste terade tüübid," rääkis Nguyen. "Kuid siiani on presolaarseid silikaatterasid eraldatud ainult komeetide planeetidevaheliste tolmuosakeste proovidest."
Meie päikesesüsteem moodustus gaasi- ja tolmupilvest, mis suunati kosmosesse punaseid hiiglasi ja supernoovasid plahvatades. Osa sellest tolmust moodustasid asteroidid ja meteoriidid on killud, mis asteroidid ära rebisid. Enamik meteoriitide osakesi sarnaneb üksteisega, kuna erinevate tähtede tolm homogeniseerus Päikesesüsteemi kujundanud alaosas. Mõne tähe puhtad proovid jäid mõne meteoriidi sügavale lõksu. Neid hapnikurikkaid terakesi saab tunda hapniku isotoopide ebahariliku suhte järgi.
Maa- ja planeediteaduste kraadiõppur Nguyen analüüsis Saharast 1990. aastal leitud meteoriidist Acfer 094 umbes 59 000 tera. Ta eraldas terad karmide kemikaalide asemel vees, mis võib silikaate hävitada. Ta kasutas ka uut tüüpi ioonandurit NanoSIMS (sekundaarse ioonide massispektromeeter), mis suudab lahendada mikromeetrist väiksemad objektid (meetri miljondik).
Ülikooli kosmoseteaduse laboratooriumi vanemteadur Zinner ja doktor Frank Stadermann aitasid Pariisis CAMECA toodetud NanoSIMSi kujundada ja katsetada. 2 miljoni dollari hinnaga omandas Washingtoni ülikool 2001. aastal maailma esimese instrumendi.
Ioonide sondid suunavad ioonide kiirte proovi ühele kohale. Tala eemaldab osa proovi aatomitest, millest osa ioniseerub. See sekundaarne ioonkiir siseneb massispektromeetrisse, mis on seatud konkreetse isotoobi tuvastamiseks. Seega saavad ioonide proovid tuvastada terad, mille isotoobi osa on ebaharilikult suur või madal.
Erinevalt teistest ioonide proovidest suudab NanoSIMS tuvastada samaaegselt viit erinevat isotoopi. Tala saab ka automaatselt liikuda punktist teise, nii et ühes katsetes saab analüüsida sadu või tuhandeid teri. "NanoSIMS oli selle avastuse jaoks hädavajalik," ütleb Zinner. “Need eelsolaarsed silikaatterad on väga väikesed? ainult murdosa mikromeetrist. Instrumendi kõrge ruumiline eraldusvõime ja kõrge tundlikkus tegid need mõõtmised võimalikuks. ”
Kasutades tseesiumioonide primaarset kiirgust, mõõtis Nguyen hoolikalt kolme hapniku isotoobi koguseid? 16O, 17O ja 18O? kõigist paljudest uuritud teradest. Üheksal teral, diameetriga 0,1–0,5 mikromeetrit, oli ebatavaline hapniku isotoopide suhe ja need olid ränirikkalt rikastatud. Need eelsolaarsed silikaatterad jagunesid nelja rühma. Viis tera rikastati 17O-ga ja 18-st pisut kahanenud, mis viitab sellele, et nende hapnikuisotoopsete koostiste eest vastutas sügav segamine punastes hiiglaslikes või asümptootilistes hiiglaslikes harutähtedes.
Üks tera oli 18O kahanenud ja seetõttu toodeti seda tõenäoliselt väikese massiga tähes, kui pinnamaterjal laskus tuumareaktsioonide toetamiseks piisavalt kuumadesse piirkondadesse. Teine rikastati 16O-ga, mis on tüüpiline tähtede teradele, mis sisaldavad vähem heeliumi raskemaid elemente kui meie päike. Kaks viimast tera oli rikastatud nii 17O kui 18O ja nii võisid need pärineda supernoovadest või tähtedest, mis on meie päikesega võrreldes heeliumist raskemate elementide poolest rikkalikumad.
Energiat hajutavate röntgenispektrite saamiseks määras Nguyen kuue eelsolaarse tera tõenäolise keemilise koostise. Näib, et on kaks oliviini ja kaks pürokseeni, mis sisaldavad peamiselt hapnikku, magneesiumi, rauda ja räni, kuid erinevates suhetes. Viies on alumiiniumirikas silikaat ning kuues on rikastatud hapniku ja rauaga ning see võib olla manustatud metalli ja sulfiididega klaas.
Rauarikaste terade ülekaal on Nguyeni sõnul üllatav, kuna astronoomiliste spektrite abil on tähtede ümbruse atmosfääris tuvastatud rohkem magneesiumirikkaid teri kui rauarikkaid teri. "Võib juhtuda, et päikesesüsteemi moodustamisel oli neisse teradesse lisatud rauda," selgitab ta.
See täpne teave stardusti kohta tõestab, et kosmoseteadusi saab teha ka laboris, ütles Zinner. "Nende väikeste täppide analüüsimine võib anda meile teavet, näiteks üksikasjalikke isotoopse suhteid, mida traditsiooniliste astronoomiavõtete abil ei saa," lisab ta.
Nguyen kavatseb nüüd vaadata räni ja magneesiumi isotoopide suhet üheksas teraviljas. Ta soovib analüüsida ka muud tüüpi meteoriite. "Acfer 094 on üks primitiivsemaid meteoriite, mida on leitud," ütleb ta. “Nii eeldaksime, et sellel on kõige suurem esisolaarsete terade arvukus. Vaadates meteoriite, mida on rohkem töödeldud, saame rohkem teada sündmustest, mis võivad neid teri hävitada. ”
Algne allikas: WUSTLi pressiteade
