Billede af et GEMS i en interplanetær støvpartikel. Billedkredit: NASA Klik for større billede
For første gang kunne et team af franske forskere gengive strukturen af de eksotiske GEMS i laboratoriet. Resultaterne af deres eksperimenter vil snart blive offentliggjort i Astronomy & Astrophysics. GEMS (glas med indlejret metal og sulfider) er en vigtig bestanddel af primitivt interplanetært støv. At forstå dens oprindelse er et af de primære mål for planetvidenskaben, og især den nyligt succesrige Stardust-mission.
I en kommende udgave præsenterer Astronomy & Astrophysics nye laboratorieresultater, der giver nogle vigtige ledetråde til den mulige oprindelse af eksotiske mineralkorn i interplanetalt støv. At studere interplanetære kerner er i øjeblikket et varmt emne inden for rammerne af NASA Stardust-missionen, som for nylig bragte nogle prøver af disse kerner tilbage. De er blandt det mest primitive materiale, der nogensinde er indsamlet. Deres undersøgelse vil føre til en bedre forståelse af dannelsen og udviklingen af vores solsystem.
Gennem dedikerede laboratorieeksperimenter med henblik på at simulere den mulige udvikling af kosmiske materialer i rummet, udforskede C. Davoisne og hendes kolleger oprindelsen af de såkaldte GEMS (glas med indlejret metal og sulfider). GEMS er en vigtig komponent i de primitive interplanetære støvpartikler (IDP'er). De er nogle få 100 nm i størrelse og er sammensat af et silikatglas, der indeholder små, afrundede kerner af jern / nikkel og metallsulfid. En lille fraktion af GEMS (mindre end 5%) har præsolær sammensætning og kunne derfor have en interstellar oprindelse. Resten har solkomposition og kan være dannet eller forarbejdet i det tidlige solsystem. De forskellige sammensætninger af GEMS gør det vanskeligt at nå til enighed om deres oprindelse og dannelsesproces.
Holdet postulerer først, at GEMS-forløbere stammer fra det interstellære medium og blev gradvis opvarmet i den protosolære tåge. For at teste gyldigheden af denne hypotese blev der gennemført et fælles eksperimentelt projekt, der involverede to franske laboratorier, Laboratoire de Structure et Propri? T? S de l? Etat Solide (LSPES) i Lille og Institut d? Astrophysique Spatiale (IAS) i Orsay, Opsætning. Z. Djouadi opvarmede ved IAS forskellige amorfe prøver af olivin ((Mg, Fe) 2SiO4) under højvakuum og ved temperaturer i området fra 500 til 750 ° C. Efter opvarmning viser prøverne mikrostrukturer, der ligner de af GEMS, med afrundede nanograiner med jern, der ses at være indlejret i et silikatglas.
Dette er første gang, at en GEMS-lignende struktur er gengivet ved laboratorieeksperimenter. Der viser de, at jernoxidkomponenten (FeO) i de amorfe silikater har gennemgået en kemisk reaktion kendt som reduktion, hvor jernet får elektroner og frigiver dets ilt for at udfælde i en metallisk form. Da GEMS-komponenten i IDP'er normalt er tæt forbundet med kulstofholdigt stof, vil reaktionen FeO + C -> Fe + CO være ved kilden til de metalliske jern-nanograiner i disse IDP'er. Sådanne forhold er muligvis fundet i den primitive solnebula. Denne reaktion er kendt for i århundreder af metallurgister, men originaliteten af LSPES / IAS-fremgangsmåden er anvendelsen af materialevidenskabelige koncepter i ekstreme astrofysiske miljøer.
Desuden fandt forskerne, at der i den opvarmede prøve praktisk talt ikke er nogen jern tilbage i silikatglaset, da alt jernet er vandret ind i metalkornene. Holdet er således i stand til at forklare, hvorfor støvet observeret omkring udviklede stjerner og i kometer hovedsagelig består af magnesiumrige silikater, hvor jern tilsyneladende mangler. Faktisk bliver jern i metalliske kugler fuldstændigt ikke påviselig ved de sædvanlige fjernspektroskopiske teknikker. Dette arbejde kunne derfor også give en vigtig og ny indsigt i sammensætningen af interstellare korn.
Holdet viser, at GEMS kunne dannes gennem en specifik opvarmningsproces, der ville påvirke korn af forskellige oprindelser. Processen kan være meget almindelig og kan forekomme både i solsystemet og omkring andre stjerner. GEMS kunne således have forskellige oprindelser. Forskere venter nu spændt på analysen af kerner indsamlet af Stardust for at finde ud af, at nogle GEMS virkelig kommer fra det interstellare medium.
Oprindelig kilde: A & A-nyhedsmeddelelse
