Vaizdo kreditas: WUSTL
Ann Nguyen pasirinko rizikingą projektą studijoms Vašingtono universitete Sent Luise. Universiteto komanda jau buvo išsijojusi 100 000 grūdų iš meteorito ieškoti tam tikros rūšies stardusto? be sėkmės.
2000 m. Nguyenas nusprendė pabandyti dar kartą. Apie 59 000 grūdų vėliau jos nuovokus sprendimas atsipirko. Kovo 5 d. „Science“ numeryje Nguyen ir jos patarėjas, fizikos ir žemės bei planetų mokslų tyrinėtojų profesorius Ernstas K. Zinneris, abu „Arts & Sciences“, aprašo devynis silikato stardulio pavyzdžius? priešsoliniai silikatiniai grūdai? iš vieno iš primityviausių žinomų meteoritų.
„Jei meteorite randate priešsolinius silikatus, mums paaiškėja, kad Saulės sistema susidarė iš dujų ir dulkių, kurių dalis niekada nebuvo labai įkaista, o ne iš karšto saulės ūko“, - sako Zineris. „Tokių grūdų analizė suteikia informacijos apie jų žvaigždžių šaltinius, branduolinius procesus žvaigždėse ir žvaigždžių atmosferų fizinę bei cheminę sudėtį“.
1987 m. Zineris su kolegomis Vašingtono universitete ir mokslininkų grupė iš Čikagos universiteto rado pirmąjį meteorito užuomazgą. Tie priešsoliniai grūdai buvo deimantų ir silicio karbido dėmės. Nors nuo to laiko meteorituose buvo atrasta kitų rūšių, nė vienas iš jų nebuvo pagamintas iš silikato, silicio, deguonies ir kitų elementų, tokių kaip magnis ir geležis, junginio.
„Tai buvo gana paslaptis, nes iš astronominių spektrų žinome, kad silikatiniai grūdai yra labiausiai paplitusi žvaigždžių deguonies turinčių grūdų rūšis“, - sako Nguyenas. "Tačiau iki šiol priešsoliniai silikatiniai grūdai buvo išskirti tik iš kometų tarpplanetinių dulkių dalelių pavyzdžių."
Mūsų saulės sistema susiformavo iš dujų ir dulkių debesies, kurie buvo išpūsti į kosmosą sprogdinant raudonus milžinus ir supernovas. Dalis šių dulkių sudarė asteroidus, o meteoritai yra fragmentai, nuplauti nuo asteroidų. Didžioji dalis meteoritų dalelių primena viena kitą, nes skirtingų žvaigždžių dulkės buvo homogenizuotos inferne, formuojančioje Saulės sistemą. Tačiau kai kurių meteoritų grynieji pavyzdžiai buvo įstrigę giliai kai kurių meteoritų viduje. Tie grūdai, kuriuose yra daug deguonies, gali būti atpažįstami pagal jų neįprastą deguonies izotopų santykį.
Nguyen, žemės ir planetų mokslų magistrantė, išanalizavo apie 59 000 grūdų iš „Acfer 094“ - meteorito, kuris buvo rastas 1990 m. Sacharoje. Ji atskyrė grūdus vandenyje, o ne su griežtomis cheminėmis medžiagomis, kurios gali sunaikinti silikatus. Ji taip pat panaudojo naujo tipo jonų zondą, pavadintą „NanoSIMS“ (antrinis jonų masės spektrometras), kuris gali išsklaidyti objektus, mažesnius nei mikrometras (viena milijoninė metro dalis).
Universiteto Kosminių mokslų laboratorijos vyresnysis mokslo darbuotojas Zineris ir Frankas Stadermannas padėjo suprojektuoti ir išbandyti „NanoSIMS“, kurį gamina CAMECA Paryžiuje. Vašingtono universitetas už 2 milijonų dolerių kainą įsigijo pirmąjį pasaulyje instrumentą 2001 m.
Jonų zondai nukreipia jonų pluoštą į vieną mėginio vietą. Sija išsklaido kai kuriuos mėginio atomus, kai kurie iš jų jonizuojasi. Šis antrinis jonų pluoštas patenka į masių spektrometrą, kuris yra nustatytas tam tikram izotopui aptikti. Taigi jonų zondai gali atpažinti grūdus, kuriuose yra neįprastai didelė ar maža to izotopo dalis.
Kitaip nei kiti jonų zondai, „NanoSIMS“ gali vienu metu aptikti penkis skirtingus izotopus. Sija taip pat gali automatiškai judėti iš vienos vietos į kitą, kad būtų galima analizuoti daugybę šimtų ar tūkstančių grūdų vienoje eksperimentinėje aplinkoje. „„ NanoSIMS “buvo būtinas šiam atradimui“, - sako Zineris. „Šie priešsoliniai silikatiniai grūdai yra labai maži? tik mikrometro dalis. Didelė instrumento erdvinė skiriamoji geba ir didelis jautrumas leido atlikti šiuos matavimus. “
Naudodamas pirminį cezio jonų pluoštą, Nguyenas kruopščiai išmatavo trijų deguonies izotopų kiekį? 16O, 17O ir 18O? kiekviename iš daugelio grūdų, kuriuos ji tyrė. Devyni grūdai, kurių skersmuo nuo 0,1 iki 0,5 mikrometrų, turėjo neįprastą deguonies izotopų santykį ir buvo labai praturtinti siliciu. Šie priešsoliniai silikato grūdai suskirstyti į keturias grupes. Penki grūdai buvo praturtinti 17O, o šiek tiek nusilpę 18O, o tai rodo, kad gilus maišymasis raudonose milžiniškose ar asimptotinėse milžiniškose šakų žvaigždėse buvo atsakingas už jų deguonies izotopų kompozicijas.
Vienas grūdas buvo labai išeikvotas 18O, todėl greičiausiai buvo gaminamas mažos masės žvaigždutėje, kai paviršiaus medžiaga nusileido į pakankamai karštas sritis, kad palaikytų branduolines reakcijas. Kitas buvo praturtintas 16O, o tai būdinga grūdams iš žvaigždžių, kuriuose yra mažiau elementų, sunkesnių už helį, nei daro mūsų saulė. Paskutiniai du grūdai buvo praturtinti tiek 17O, tiek 18O, taigi jie galėjo būti gauti iš supernovų ar žvaigždžių, kurios yra labiau praturtintos elementais, sunkesniais už helį, palyginti su mūsų saule.
Gavęs energiją sklaidančius rentgeno spindulių spektrus, Nguyenas nustatė galimą šešių prieššoninių grūdų cheminę sudėtį. Atrodo, kad yra du olivinai ir du piroksenai, kuriuose daugiausia deguonies, magnio, geležies ir silicio, bet skiriasi santykis. Penktasis yra aliuminio turtingas silikatas, o šeštasis yra praturtintas deguonimi ir geležimi ir gali būti stiklas su įterptais metalais ir sulfidais.
Pasak Nguyeno, stebėtina, kad grūdai, kuriuose gausu geležies, nes žvaigždžių atmosferoje astronominiai spektrai nustatė daugiau magnio turinčių grūdų nei geležies turtingi grūdai. „Gali būti, kad geležis buvo įdėta į šiuos grūdus, kai buvo kuriama saulės sistema“, - aiškina ji.
Ši išsami informacija apie stardustą įrodo, kad kosmoso mokslą galima atlikti laboratorijoje, sako Zineris. „Išanalizavę šiuos mažus dėmelius, galime gauti informacijos, tokios kaip detalūs izotopų santykiai, kurių neįmanoma gauti tradiciniais astronomijos metodais“, - priduria jis.
Dabar Nguyenas planuoja įvertinti silicio ir magnio izotopų santykį devyniuose grūduose. Ji taip pat nori išanalizuoti kitų rūšių meteoritus. „„ Acfer 094 “yra vienas primityviausių meteoritų, koks buvo rastas“, - sako ji. „Taigi mes tikėtume, kad joje bus didžiausia priešsolinių grūdų gausa. Pažvelgę į meteoritus, kurie buvo daugiau perdirbti, galime sužinoti daugiau apie įvykius, kurie gali sunaikinti tuos grūdus. “
Originalus šaltinis: WUSTL žinių laida
