Εικόνα ενός GEMS σε ένα διαπλανητικό σωματίδιο σκόνης. Πιστωτική εικόνα: NASA Επιλέξτε για μεγέθυνση
Για πρώτη φορά, μια ομάδα Γάλλων επιστημόνων κατάφερε να αναπαραγάγει τη δομή του εξωτικού GEMS στο εργαστήριο. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων τους θα δημοσιευθούν σύντομα στην Αστρονομία και την Αστροφυσική. Το GEMS (γυαλί με ενσωματωμένο μέταλλο και θειούχα) είναι ένα σημαντικό συστατικό της πρωτόγονης διαπλανητικής σκόνης. Η κατανόηση της προέλευσής της είναι ένας από τους πρωταρχικούς στόχους της πλανητικής επιστήμης και ιδιαίτερα της πρόσφατα επιτυχημένης αποστολής Stardust.
Σε ένα επόμενο τεύχος, η Αστρονομία και η Αστροφυσική παρουσιάζουν νέα εργαστηριακά αποτελέσματα που παρέχουν ορισμένες σημαντικές ενδείξεις για την πιθανή προέλευση εξωτικών ορυκτών κόκκων στη διαπλανητική σκόνη. Η μελέτη των διαπλανητικών σπόρων είναι επί του παρόντος ένα καυτό θέμα στο πλαίσιο της αποστολής της NASA Stardust, η οποία πρόσφατα επέστρεψε μερικά δείγματα αυτών των σπόρων. Είναι από τα πιο πρωτόγονα υλικά που έχουν συλλεχθεί ποτέ. Η μελέτη τους θα οδηγήσει σε καλύτερη κατανόηση του σχηματισμού και της εξέλιξης του Ηλιακού μας Συστήματος.
Μέσω ειδικών εργαστηριακών πειραμάτων με στόχο την προσομοίωση της πιθανής εξέλιξης των κοσμικών υλικών στο διάστημα, η C. Davoisne και οι συνεργάτες της εξερεύνησαν την προέλευση του λεγόμενου GEMS (γυαλί με ενσωματωμένο μέταλλο και θειούχα). Το GEMS είναι ένα σημαντικό συστατικό των πρωτόγονων διαπλανητικών σωματιδίων σκόνης (IDPs). Έχουν μέγεθος περίπου 100 nm και αποτελούνται από ένα πυριτικό γυαλί που περιλαμβάνει μικρούς, στρογγυλεμένους κόκκους από σίδηρο / νικέλιο και μεταλλικό σουλφίδιο. Ένα μικρό κλάσμα του GEMS (λιγότερο από 5%) έχει προεξοχική σύνθεση και επομένως θα μπορούσε να έχει μια διαστρική προέλευση. Τα υπόλοιπα έχουν ηλιακή σύνθεση και μπορεί να έχουν σχηματιστεί ή υποστεί επεξεργασία στο πρώιμο ηλιακό σύστημα. Οι ποικίλες συνθέσεις του GEMS καθιστούν δύσκολη την επίτευξη συναίνεσης σχετικά με την προέλευση και τη διαδικασία σχηματισμού τους.
Η ομάδα υποστηρίζει αρχικά ότι οι πρόδρομοι GEMS προέρχονται από το διαστρικό μέσο και θερμαίνονται προοδευτικά στο πρωτόκολλο νεφέλωμα. Για να δοκιμαστεί η εγκυρότητα αυτής της υπόθεσης, ένα κοινό πειραματικό έργο στο οποίο συμμετείχαν δύο γαλλικά εργαστήρια, το Laboratoire de Structure et Propri? T? S de l? Etat Solide (LSPES) στη Λιλ και το Institut d? Astrophysique Spatiale (IAS) στο Orsay, ήταν στήνω. Ο Ζ. Djouadi, στο IAS, θερμάνθηκε διάφορα άμορφα δείγματα ολιβίνης ((Mg, Fe) 2SiO4) υπό υψηλό κενό και σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 500 έως 750 ° C. Μετά τη θέρμανση, τα δείγματα δείχνουν μικροδομές που μοιάζουν πολύ με αυτές του GEMS, με στρογγυλεμένα νανογάλαια σιδήρου που φαίνεται να είναι ενσωματωμένα σε ένα πυριτικό γυαλί.
Αυτή είναι η πρώτη φορά που μια δομή τύπου GEMS έχει αναπαραχθεί από εργαστηριακά πειράματα. Εκεί, δείχνουν ότι το συστατικό οξειδίου του σιδήρου (FeO) των άμορφων πυριτικών έχει υποστεί μια χημική αντίδραση γνωστή ως αναγωγή, στην οποία ο σίδηρος κερδίζει ηλεκτρόνια και απελευθερώνει το οξυγόνο του, για να καθιζάνει σε μεταλλική μορφή. Δεδομένου ότι το συστατικό GEMS σε IDPs συνδέεται συνήθως στενά με ανθρακούχο υλικό, η αντίδραση FeO + C -> Fe + CO θα βρίσκεται στην πηγή των μεταλλικών νανογλοινών σιδήρου σε αυτά τα IDP. Τέτοιες καταστάσεις μπορεί να έχουν συναντηθεί στο πρωτόγονο ηλιακό νεφέλωμα. Αυτή η αντίδραση είναι γνωστή εδώ και αιώνες από τους μεταλλουργούς, αλλά η πρωτοτυπία της προσέγγισης LSPES / IAS είναι η εφαρμογή των εννοιών της επιστήμης των υλικών σε ακραία αστροφυσικά περιβάλλοντα.
Επιπλέον, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι, στο θερμαινόμενο δείγμα, ουσιαστικά δεν παραμένει σίδηρος στο πυριτικό γυαλί, καθώς όλο το σίδερο έχει μεταναστεύσει στους μεταλλικούς κόκκους. Η ομάδα είναι έτσι σε θέση να εξηγήσει γιατί η σκόνη που παρατηρείται γύρω από τα εξελιγμένα αστέρια και στους κομήτες αποτελείται κυρίως από πυριτικά πλούσια σε μαγνήσιο, όπου προφανώς λείπει ο σίδηρος. Πράγματι, ο σίδηρος σε μεταλλικές σφαίρες καθίσταται εντελώς μη ανιχνεύσιμος με τις συνήθεις απομακρυσμένες φασματοσκοπικές τεχνικές. Αυτό το έργο θα μπορούσε επομένως να προσφέρει μια σημαντική και νέα εικόνα για τη σύνθεση των διαστρικών σπόρων επίσης.
Η ομάδα δείχνει ότι το GEMS θα μπορούσε να σχηματιστεί μέσω μιας συγκεκριμένης διαδικασίας θέρμανσης που θα επηρέαζε κόκκους διαφόρων προελεύσεων. Η διαδικασία μπορεί να είναι πολύ κοινή και θα μπορούσε να συμβεί τόσο στο Ηλιακό Σύστημα όσο και σε άλλα αστέρια. Το GEMS θα μπορούσε επομένως να έχει διαφορετική προέλευση. Οι επιστήμονες περιμένουν με ανυπομονησία την ανάλυση των σπόρων που συλλέγει η Stardust για να μάθουν με βεβαιότητα ότι ορισμένα GEMS προέρχονται πραγματικά από το διαστρικό μέσο.
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων A&A
