Obraz GEMS w międzyplanetarnej cząsteczce pyłu. Źródło zdjęcia: NASA Kliknij, aby powiększyć
Po raz pierwszy zespół francuskich naukowców był w stanie odtworzyć strukturę egzotycznego GEMS w laboratorium. Wyniki ich eksperymentów zostaną wkrótce opublikowane w Astronomy & Astrophysics. GEMS (szkło z osadzonym metalem i siarczkami) jest głównym składnikiem prymitywnego pyłu międzyplanetarnego. Zrozumienie jego pochodzenia jest jednym z głównych celów nauki planetarnej, a zwłaszcza niedawno zakończonej sukcesem misji Gwiezdnego Pyłu.
W nadchodzącym numerze Astronomy & Astrophysics przedstawia nowe wyniki laboratoryjne, które dostarczają ważnych wskazówek na temat możliwych źródeł egzotycznych ziaren mineralnych w pyle międzyplanetarnym. Badanie ziaren międzyplanetarnych jest obecnie gorącym tematem w ramach misji NASA Stardust, która niedawno przyniosła niektóre próbki tych ziaren. Są jednymi z najbardziej prymitywnych materiałów, jakie kiedykolwiek zebrano. Ich badania doprowadzą do lepszego zrozumienia powstawania i ewolucji naszego Układu Słonecznego.
Poprzez dedykowane eksperymenty laboratoryjne mające na celu symulację możliwej ewolucji materiałów kosmicznych w przestrzeni C. Davoisne i jej koledzy badali pochodzenie tak zwanego GEMS (szkło z osadzonym metalem i siarczkami). GEMS jest głównym składnikiem prymitywnych międzyplanetarnych cząstek pyłu (IDP). Mają wielkość 100 nm i składają się ze szkła krzemianowego, które zawiera małe, zaokrąglone ziarna żelaza / niklu i siarczku metalu. Niewielka część GEMS (mniej niż 5%) ma skład przedtrzonowy i dlatego może mieć pochodzenie międzygwiezdne. Pozostałe mają skład słoneczny i mogły zostać utworzone lub przetworzone we wczesnym Układzie Słonecznym. Zróżnicowane kompozycje GEMS utrudniają osiągnięcie konsensusu co do ich pochodzenia i procesu formowania.
Zespół najpierw postuluje, że prekursory GEMS powstały w ośrodku międzygwiezdnym i były stopniowo podgrzewane w mgławicy protosolarnej. Aby przetestować zasadność tej hipotezy, przeprowadzono wspólny projekt eksperymentalny z udziałem dwóch francuskich laboratoriów, Laboratoire de Structure et Propriès de l'Etat Solide (LSPES) w Lille i Institut d? Astrophysique Spatiale (IAS) w Orsay. Ustawiać. Z. Djouadi w IAS ogrzewał różne bezpostaciowe próbki oliwinu ((Mg, Fe) 2SiO4) pod wysoką próżnią i w temperaturach od 500 do 750 ° C. Po podgrzaniu próbki wykazują mikrostruktury, które bardzo przypominają te z GEMS, z zaokrąglonymi nanoziarnistymi żelazami, które są osadzone w szkle krzemianowym.
Po raz pierwszy struktura podobna do GEMS została odtworzona w eksperymentach laboratoryjnych. Tam pokazują, że składnik tlenku żelaza (FeO) amorficznych krzemianów przeszedł reakcję chemiczną znaną jako redukcja, w której żelazo zyskuje elektrony i uwalnia swój tlen, aby wytrącić się w postać metaliczną. Ponieważ składnik GEMS w IDP jest zwykle ściśle związany z materią węglową, reakcja FeO + C -> Fe + CO będzie przebiegać u źródła nanoziarnistego metalicznego żelaza w tych IDP. Takie warunki mogły wystąpić w prymitywnej mgławicy słonecznej. Ta reakcja jest znana od stuleci metalurgom, ale oryginalność podejścia LSPES / IAS polega na zastosowaniu koncepcji materiałoznawstwa w ekstremalnych środowiskach astrofizycznych.
Ponadto naukowcy odkryli, że w ogrzanej próbce praktycznie nie pozostaje żelazo w szkle krzemianowym, ponieważ całe żelazo migrowało do ziaren metalu. Zespół jest zatem w stanie wyjaśnić, dlaczego pył obserwowany wokół ewoluujących gwiazd i komet składa się głównie z bogatych w magnez krzemianów, w których najwyraźniej brakuje żelaza. Rzeczywiście żelazo w metalowych kulkach staje się całkowicie niewykrywalne przez zwykłe odległe techniki spektroskopowe. Prace te mogłyby zatem zapewnić ważny i nowy wgląd w skład ziaren międzygwiezdnych.
Zespół pokazuje, że GEMS może powstać w wyniku specjalnego procesu podgrzewania, który wpływałby na ziarna różnego pochodzenia. Proces ten może być bardzo powszechny i może zachodzić zarówno w Układzie Słonecznym, jak i wokół innych gwiazd. GEMS może zatem mieć różnorodne pochodzenie. Naukowcy z niecierpliwością czekają teraz na analizę ziaren zebranych przez Gwiezdny Pył, aby przekonać się na pewno, że niektóre GEMS naprawdę pochodzą z ośrodka międzygwiezdnego.
Oryginalne źródło: A&A News Release
