Кредит зображення: WUSTL
Ен Нгуєн обрала ризикований проект для своєї аспірантури в університеті Вашингтона в Сент-Луїсі. Команда університету вже просіяла через метеорит 100 000 зерен, щоб шукати конкретний тип зіркового пилу? без успіху.
У 2000 році Нгуєн вирішив спробувати ще раз. Близько 59 000 зерен пізніше її гутне рішення окупилося. У випуску Science за 5 березня Нгуєн та її радник Ернст К. Зіннер, доктор філософських наук, професор фізики та земних та планетарних наук, як у галузі мистецтв, так і в науках, описують дев'ять плям силікатного зоряного пороху? досолярні силікатні зерна? від одного з найпримітивніших відомих метеоритів.
"Знаходження пресолярних силікатів у метеориті говорить нам про те, що Сонячна система формується з газу та пилу, частина яких ніколи не нагрівається, а не з гарячої сонячної туманності", - говорить Циннер. "Аналіз таких зерен дає інформацію про їх зоряні джерела, ядерні процеси у зірках та фізичні та хімічні склади зоряної атмосфери".
У 1987 році Зіннер та його колеги з Вашингтонського університету та група вчених Чиказького університету знайшли першу зоряну прах у метеориті. Ці досонячні зерна були цятками алмазу та карбіду кремнію. Хоча з тих пір були виявлені інші види метеоритів, жоден не був виготовлений із силікату, сполуки кремнію, кисню та інших елементів, таких як магній та залізо.
"Це було досить загадкою, оскільки ми знаємо, що з астрономічних спектрів силікатні зерна є найпоширенішим видом зерна, багатого киснем, зробленого у зірках", - говорить Нгуен. "Але до цих пір досонячні силікатні зерна були виділені лише із зразків міжпланетних частинок пилу з комет".
Наша Сонячна система утворилася із хмари газу та пилу, які викидалися у космос вибухами червоних гігантів та наднових. Деякі з цього пилу утворюються астероїди, а метеорити - це фрагменти, збитих астероїдами. Більшість частинок метеоритів нагадують одна одну, тому що пил з різних зірок став гомогенізованим в пекелі, що формував Сонячну систему. Чисті зразки кількох зірок потрапили всередину деяких метеоритів. Ті зерна, які багаті киснем, можна розпізнати за незвичайними співвідношеннями ізотопів кисню.
Нгуен, аспірант з природничих та планетарних наук, проаналізувала близько 59 000 зерен метеориту Acfer 094, знайденого в Сахарі в 1990 році. Вона відокремила зерна у воді замість жорстких хімічних речовин, які можуть руйнувати силікати. Вона також використовувала новий тип іонного зонда під назвою NanoSIMS (вторинний іонний мас-спектрометр), який може розв’язувати об'єкти менше мікрометра (один мільйонний метр).
Зіннер та Френк Штадерманн, доктор філософії, старший науковий співробітник лабораторії космічних наук в університеті, допомогли розробити та протестувати NanoSIMS, який виготовлений CAMECA в Парижі. Ціною у 2 мільйони доларів Вашингтонський університет придбав перший у світі інструмент у 2001 році.
Іонні зонди спрямовують пучок іонів на одне місце на зразку. Промінь вимикає частину власних атомів зразка, частина з яких стає іонізованою. Цей вторинний пучок іонів потрапляє в мас-спектрометр, встановлений для виявлення конкретного ізотопу. Таким чином, іонні зонди можуть ідентифікувати зерна, які мають надзвичайно високу або низьку частку цього ізотопу.
На відміну від інших іонних зондів, NanoSIMS може виявити п'ять різних ізотопів одночасно. Промінь також може автоматично переходити з місця на місце, так що багато сотень чи тисяч зерен можуть бути проаналізовані за один експериментальний режим. "NanoSIMS був важливим для цього відкриття", - говорить Зіннер. «Ці передсонячні силікатні зерна дуже малі? лише частка мікрометра. Високий просторовий дозвіл приладу та висока чутливість зробили ці вимірювання можливими ».
Використовуючи первинний промінь іонів цезію, Нгуєн старанно вимірював кількість трьох ізотопів кисню? 16O, 17O і 18O? в кожному з багатьох зерен, які вона вивчала. Дев'ять зерен, діаметром від 0,1 до 0,5 мікрометрів, мали незвичні співвідношення ізотопів кисню і були дуже збагаченими кремнієм. Ці досолярні силікатні зерна поділилися на чотири групи. П'ять зерен збагатилися в 17O і трохи виснажилися в 18O, що дозволяє припустити, що глибоке змішування у зірок червоного гіганта чи асимптотики гігантських гілок відповідало за їх ізотопні композиції кисню.
Одне зерно було дуже виснажене в 18 o, і тому, ймовірно, було вироблено в зірці малої маси, коли поверхневий матеріал опустився на ділянки, досить гарячі для підтримки ядерних реакцій. Інший був збагачений 16O, що характерно для зерен зірок, які містять менше елементів, важчих за гелій, ніж наше сонце. Останні два зерна були збагачені як 17O, так і 18O, і тому вони могли походити від наднових або зірок, які збагачені елементами важчішими за гелій порівняно з нашим сонцем.
Отримавши енергетично-дисперсійні рентгенівські спектри, Нгуєн визначив ймовірний хімічний склад шести дозолярних зерен. Здається, є два олівіни та два піроксена, які містять переважно кисень, магній, залізо та кремній, але в різних співвідношеннях. П'ятий - силікат, багатий алюмінієм, а шостий - збагачений киснем і залізом і може бути склом із вбудованими металами та сульфідами.
Нюйен каже, що переважання зерен, багатих залізом, дивує, оскільки астрономічні спектри виявили більше зерен, багатих магнієм, ніж зерна, багаті залізом, в атмосфері навколо зірок. "Можливо, залізо було включене в ці зерна під час формування Сонячної системи", - пояснює вона.
Ця детальна інформація про зоряний пил свідчить про те, що космічну науку можна робити в лабораторії, говорить Циннер. "Аналіз цих маленьких плям може дати нам інформацію, таку як детальні ізотопні співвідношення, яку неможливо отримати традиційними методами астрономії", - додає він.
Тепер Нгуен планує розглянути співвідношення ізотопів кремнію та магнію у дев'яти зернах. Вона також хоче проаналізувати інші види метеоритів. "Акфер 094 - один з найпримітивніших метеоритів, який був знайдений", - каже вона. «Тож ми б очікували, що в ньому буде найбільша кількість пресолярних зерен. Дивлячись на метеорити, які пройшли більшу обробку, ми можемо дізнатися більше про події, які можуть знищити ці зерна. "
Оригінальне джерело: WUSTL News Release
