Bild av en GEMS i en interplanetär dammpartikel. Bildkredit: NASA Klicka för förstoring
För första gången kunde ett team av franska forskare reproducera strukturen för de exotiska GEMS i laboratoriet. Resultaten av deras experiment kommer snart att publiceras i Astronomy & Astrophysics. GEMS (glas med inbäddad metall och sulfider) är en viktig del av det primitiva interplanetära dammet. Att förstå dess ursprung är ett av de främsta målen för planetvetenskap, och särskilt för det nyligen framgångsrika Stardust-uppdraget.
I en kommande fråga presenterar Astronomy & Astrophysics nya laboratorieresultat som ger några viktiga ledtrådar till det möjliga ursprunget till exotiska mineralkorn i interplanetalt damm. Att studera interplanetära korn är för närvarande ett hett ämne inom ramen för NASA Stardust-uppdraget, som nyligen tog tillbaka några prover av dessa korn. De är bland det mest primitiva material som någonsin samlats in. Deras studie kommer att leda till en bättre förståelse för bildandet och utvecklingen av vårt solsystem.
Genom dedikerade laboratorieexperiment som syftar till att simulera den möjliga utvecklingen av kosmiska material i rymden, undersökte C. Davoisne och hennes kollegor ursprunget till de så kallade GEMS (glas med inbäddad metall och sulfider). GEMS är en viktig komponent i de primitiva interplanetära dammpartiklarna. De är några få 100 nm stora och består av ett silikatglas som innehåller små, rundade korn av järn / nickel och metallsulfid. En liten fraktion av GEMS (mindre än 5%) har presolär sammansättning och kan därför ha ett interstellärt ursprung. Resten har solkomposition och kan ha bildats eller bearbetats i det tidiga solsystemet. De olika kompositionerna av GEMS gör det svårt att komma fram till enighet om deras ursprung och bildningsprocess.
Teamet postulerar först att GEMS-prekursorerna härstammade i det interstellära mediet och gradvis upphettades i den protosolära nebulosan. För att testa giltigheten av denna hypotes genomfördes ett gemensamt experimentellt projekt med två franska laboratorier, Laboratoire de Structure et Propri? T? S de l? Etat Solide (LSPES) i Lille och Institut d? Astrophysique Spatiale (IAS) i Orsay, uppstart. Z. Djouadi värmde vid IAS olika amorfa prover av olivin ((Mg, Fe) 2SiO4) under högt vakuum och vid temperaturer mellan 500 och 750 ° C. Efter uppvärmning visar proverna mikrostrukturer som nära liknar de från GEMS, med rundade järn-nanograiner som ses vara inbäddade i ett silikatglas.
Detta är första gången som en GEMS-liknande struktur reproduceras genom laboratorieexperiment. Där visar de att järnoxidkomponenten (FeO) i de amorfa silikaterna har genomgått en kemisk reaktion känd som reduktion, i vilken järnet får elektroner och frigör sitt syre, för att fälla ut i metallform. Eftersom GEMS-komponenten i IDP: er vanligtvis är nära förknippad med kolhaltiga ämnen kommer reaktionen FeO + C -> Fe + CO att vara vid källan till metalliska järn-nanograiner i dessa IDP: er. Sådana förhållanden kan ha uppstått i den primitiva solnebulan. Denna reaktion har varit känd för i århundraden av metallurgister, men originaliteten i LSPES / IAS-metoden är tillämpningen av materialvetenskapliga begrepp i extrema astrofysiska miljöer.
Dessutom fann forskarna att det i det uppvärmda provet praktiskt taget inte kvarstår något järn i silikatglaset, eftersom allt järn har vandrat in i metallkornen. Teamet kan således förklara varför det damm som observeras kring utvecklade stjärnor och i kometer huvudsakligen består av magnesiumrika silikater där järn tydligen saknas. I själva verket blir järn i metalliska sfärer helt odetekterbara med de vanliga fjärrspektroskopiska teknikerna. Detta arbete kan därför ge en viktig och ny inblick i sammansättningen av interstellära korn.
Teamet visar att GEMS kan bildas genom en specifik uppvärmningsprocess som skulle påverka korn av olika ursprung. Processen kan vara mycket vanlig och kan inträffa både i solsystemet och runt andra stjärnor. GEMS kan alltså ha olika ursprung. Forskare väntar nu ivrigt på analysen av korn som samlats in av Stardust för att med säkerhet ta reda på att vissa GEMS verkligen kommer från det interstellära mediet.
Originalkälla: A & A-nyhetsmeddelande
