Attēla kredīts: WUSTL
Ann Nguyen izvēlējās riskantu projektu studijām Vašingtonas Universitātē Sentluisā. Universitātes komanda jau bija izsijājusi 100 000 graudu no meteorīta, lai meklētu noteiktu stardust veidu? bez panākumiem.
2000. gadā Nguyen nolēma mēģināt vēlreiz. Apmēram 59 000 graudu vēlāk viņas briesmīgais lēmums atmaksājās. Zinātnes zinātnes 5. marta numurā Nguyen un viņas padomnieks Ernst K. Zinner, Ph.D., fizikas, kā arī zemes un planētu zinātņu pētnieku profesors, abās žurnālā Arts & Sciences apraksta deviņus silikāta stardust? pirmspolu silikāta graudi? no viena no primitīvākajiem zināmajiem meteorītiem.
“Meklējot pirmssola silikātus meteorītā, mums teikts, ka Saules sistēma veidojās no gāzēm un putekļiem, no kuriem daži nekad nebija ļoti sakarsuši, nevis no karstā saules miglāja,” saka Ziners. "Analizējot šādus graudus, tiek iegūta informācija par to zvaigžņu avotiem, kodolu procesiem zvaigznēs un zvaigžņu atmosfēras fizikālo un ķīmisko sastāvu."
1987. gadā Zners un viņa kolēģi Vašingtonas universitātē un Čikāgas universitātes zinātnieku grupa atrada meteorīta pirmo stumbru. Šie pirmsslāņu graudi bija dimanta un silīcija karbīda plankumi. Lai gan kopš tā laika meteorītos ir atklāti citi veidi, neviens no tiem nebija izgatavots no silikāta, silīcija, skābekļa un citu elementu, piemēram, magnija un dzelzs, savienojuma.
"Tas bija diezgan noslēpums, jo no astronomiskajiem spektriem mēs zinām, ka silikāta graudi šķiet visbagātākais ar skābekli bagāto graudu veids, kas izgatavots zvaigznēs," saka Ngujens. "Bet līdz šim pirmssolārie silikāta graudi tika izolēti tikai no komētu starpplanētu putekļu daļiņu paraugiem."
Mūsu Saules sistēma veidojās no gāzes un putekļu mākoņa, kas tika novirzīts kosmosā, eksplodējot sarkanajiem milžiem un supernovām. Daži no šiem putekļiem veidoja asteroīdus, un meteorīti ir fragmenti, kas norauti no asteroīdiem. Lielākā daļa meteorītu daļiņu atgādina viena otru, jo dažādu zvaigžņu putekļi tika homogenizēti zemāk, kas veidoja Saules sistēmu. Dažu zvaigžņu tīri paraugi tomēr tika ieslodzīti dažu meteorītu iekšpusē. Tos graudus, kas ir bagāti ar skābekli, var atpazīt pēc neparastām skābekļa izotopu attiecībām.
Nguyen, zemes un planētu zinātņu doktorants, analizēja aptuveni 59 000 graudu no Acfer 094 - meteorīta, kas tika atrasts 1990. gadā Sahārā. Viņa graudus atdalīja ūdenī, nevis ar bargām ķīmiskām vielām, kas var iznīcināt silikātus. Viņa arī izmantoja jauna veida jonu zondi ar nosaukumu NanoSIMS (sekundārā jonu masas spektrometrs), kas var izšķirt objektus, kas ir mazāki par mikrometru (viena metra tūkstošdaļa).
Zners un Frenks Stadermans, Ph.D., vecākais zinātniskais līdzstrādnieks Universitātes Kosmosa zinātņu laboratorijā, palīdzēja izstrādāt un pārbaudīt NanoSIMS, ko Parīzē izstrādājusi CAMECA. Vašingtonas universitāte, maksājot USD 2 miljonus, 2001. gadā iegādājās pirmo instrumentu pasaulē.
Jonu zondes novirza jonu staru uz vienu parauga vietu. Stars izkliedē dažus paša parauga atomus, no kuriem daži kļūst jonizēti. Šis sekundārais jonu stars nonāk masas spektrometrā, kas ir iestatīts noteiktam izotopam. Tādējādi jonu zondes var identificēt graudus, kuriem ir neparasti augsts vai zems šī izotopa īpatsvars.
Tomēr atšķirībā no citām jonu zondes, NanoSIMS vienlaikus var atklāt piecus dažādus izotopus. Siju var arī automātiski pārvietot no vietas uz punktu, lai vienā eksperimentālā iestatījumā varētu analizēt simtiem vai tūkstošus graudu. “NanoSIMS bija būtisks šī atklājuma faktors,” saka Zners. “Šie pirmssoļu silikāta graudi ir ļoti mazi? tikai daļa no mikrometra. Instrumenta augstā telpiskā izšķirtspēja un augstā jutība ļāva veikt šos mērījumus. ”
Izmantojot cēzija jonu primāro staru kūli, Nguyen centīgi mērīja trīs skābekļa izotopu daudzumu? 16O, 17O un 18O? katrā no daudzajiem graudiem, ko viņa pētīja. Deviņiem graudiem ar diametru no 0,1 līdz 0,5 mikrometriem bija neparasta skābekļa izotopu attiecība un tie bija ļoti bagātināti ar silīciju. Šie pirmssoļu silikāta graudi sadalījās četrās grupās. Pieci graudi tika bagātināti 17O un nedaudz noārdīti 18O, kas liek domāt, ka dziļa sajaukšanās sarkanās milzu vai asimptotiskās milzu zaru zvaigznēs bija atbildīga par to skābekļa izotopu sastāvu.
Viens grauds 18O bija ļoti noplicināts un tāpēc, visticamāk, bija izveidojies zema masas zvaigznī, kad virsmas materiāls nolaidās pietiekami karstā vietā, lai atbalstītu kodolreakcijas. Cits tika bagātināts ar 16O, kas ir raksturīgs graudiem no zvaigznēm, kurās ir mazāk elementu, kas ir smagāki par hēliju nekā mūsu saule. Pēdējie divi graudi tika bagātināti gan ar 17O, gan 18O, un tā varēja būt iegūti no supernovām vai zvaigznēm, kuras salīdzinājumā ar mūsu sauli ir vairāk bagātinātas ar elementiem, kas ir smagāki par hēliju.
Iegūstot enerģijas izkliedējošos rentgenstaru spektrus, Nguyen noteica sešu pirmspolu graudu iespējamo ķīmisko sastāvu. Šķiet, ka ir divi olivīni un divi piroksēni, kas satur galvenokārt skābekli, magniju, dzelzi un silīciju, bet dažādās attiecībās. Piektais ir ar alumīniju bagāts silikāts, bet sestais ir bagātināts ar skābekli un dzelzi, un tas varētu būt stikls ar iestrādātu metālu un sulfīdiem.
Nguyen saka, ka pārsvars ar dzelzi bagātajiem graudiem ir pārsteidzošs, jo astronomijas spektros atmosfērās ap zvaigznēm ir konstatēts vairāk graudu, kas bagāts ar magniju nekā dzelzs bagāti graudi. "Varētu būt, ka šajos graudos dzelzs tika iestrādāts, kad tika veidota Saules sistēma," viņa skaidro.
Šī detalizētā informācija par stardust pierāda, ka kosmosa zinātni var veikt laboratorijā, saka Ziners. "Analizējot šos mazos plankumus, mēs varam iegūt informāciju, piemēram, sīkas izotopu attiecības, ko nevar iegūt ar tradicionālām astronomijas metodēm," viņš piebilst.
Nguyen tagad plāno apskatīt silīcija un magnija izotopu attiecību deviņos graudos. Viņa vēlas analizēt arī cita veida meteorītus. “Acfer 094 ir viens no primitīvākajiem atrastajiem meteorītiem,” viņa saka. “Tāpēc mēs sagaidītu, ka tai ir vislielākais pirmspolu graudu pārpilnība. Aplūkojot meteorītus, kas vairāk apstrādāti, mēs varam uzzināt vairāk par notikumiem, kas var iznīcināt šos graudus. ”
Oriģinālais avots: WUSTL ziņu izlaidums
