Credit imagine: WUSTL
Ann Nguyen a ales un proiect riscant pentru studiile universitare de la Universitatea Washington din St Louis. O echipă universitară deja cernuse prin 100.000 de boabe de la un meteorit pentru a căuta un anumit tip de stardust? fara succes.
În 2000, Nguyen a decis să încerce din nou. Aproximativ 59.000 de boabe mai târziu, decizia ei nebunească a dat rezultate. În ediția din 5 martie a Științei, Nguyen și consilierul ei, Ernst K. Zinner, doctor, profesor de cercetare în fizică și științe terestre și planetare, ambele în arte și științe, descriu nouă pete de silicat stardust? cereale de silicat presolar? de la unul dintre cei mai primitivi meteoriți cunoscuți.
"Găsirea silicaților presolari într-un meteorit ne spune că sistemul solar format din gaz și praf, unele dintre ele nu au fost niciodată foarte fierbinți, decât dintr-o nebuloasă solară fierbinte", spune Zinner. „Analizarea acestor cereale oferă informații despre sursele lor stelare, despre procesele nucleare din stele și despre compozițiile fizice și chimice ale atmosferelor stelare.”
În 1987, Zinner și colegii de la Washington University și un grup de oameni de știință de la Universitatea Chicago au găsit primul stardust într-un meteorit. Aceste boabe presolare erau pete de diamant și carbură de siliciu. Deși de atunci au fost descoperite alte tipuri la meteoriți, niciunul nu a fost format din silicat, un compus din siliciu, oxigen și alte elemente precum magneziu și fier.
„Acesta a fost destul de un mister pentru că știm, din spectre astronomice, că boabele de silicat par să fie cel mai abundent tip de cereale bogate în oxigen fabricate în stele”, spune Nguyen. Dar până acum, granulele de silicat presolar au fost izolate doar din probele de particule interplanetare de praf din comete.
Sistemul nostru solar s-a format dintr-un nor de gaz și praf care au fost aruncate în spațiu prin explodarea gigantilor roșii și a supernovelor. O parte din acest praf a format asteroizi, iar meteoriții sunt fragmente dărâmate. Majoritatea particulelor din meteoriți seamănă între ele, deoarece praful de la diferite stele a fost omogenizat în infernul care a modelat sistemul solar. Cu toate acestea, probe pure de câteva stele au rămas prinse în adâncimea unor meteoriți. Acele boabe bogate în oxigen pot fi recunoscute prin raporturile lor neobișnuite de izotopi de oxigen.
Nguyen, un student absolvent în științele pământului și planetar, a analizat aproximativ 59.000 de boabe de la Acfer 094, un meteorit care a fost găsit în Sahara în 1990. A separat boabele în apă în loc de substanțe chimice dure, care pot distruge silicatele. De asemenea, a folosit un nou tip de sondă ionică numită NanoSIMS (Secondary Ion Mass Spectrometer), care poate rezolva obiecte mai mici decât un micrometru (o milionime de metru).
Zinner și Frank Stadermann, doctor în știință, cercetător senior al Laboratorului de Științe Spațiale din universitate, au ajutat la proiectarea și testarea NanoSIMS, care este realizat de CAMECA la Paris. Cu un cost de 2 milioane de dolari, Universitatea Washington a achiziționat primul instrument din lume în 2001.
Sondele ionice direcționează un fascicul de ioni pe un loc pe o probă. Fasciculul dezlipește o parte din atomii proprii ai eșantionului, unii devin ionizați. Acest fascicul secundar de ioni intră într-un spectrometru de masă care este setat să detecteze un izotop particular. Astfel, sondele cu ioni pot identifica boabele care au o proporție neobișnuit de mare sau mică de izotop.
Spre deosebire de alte sonde ionice, cu toate acestea, NanoSIMS poate detecta simultan cinci izotopi diferiți. Fasciculul poate de asemenea să călătorească automat din loc în loc, astfel încât multe sute sau mii de boabe să poată fi analizate într-o configurație experimentală. „NanoSIMS a fost esențial pentru această descoperire”, spune Zinner. „Aceste cereale de silicat presolar sunt foarte mici? doar o fracțiune dintr-un micrometru. Rezoluția spațială a instrumentului și sensibilitatea ridicată au făcut posibile aceste măsurători. "
Folosind un fascicul primar de ioni de cesiu, Nguyen a măsurat cu atenție cantitățile de trei izotopi de oxigen? 16O, 17O și 18O? în fiecare dintre numeroasele boabe studiate de ea. Nouă boabe, cu diametre cuprinse între 0,1 și 0,5 micrometri, aveau raporturi neobișnuite de izotopi de oxigen și erau foarte îmbogățite în siliciu. Aceste granule de silicat presolar au căzut în patru grupe. Cinci boabe au fost îmbogățite în 17O și ușor epuizate în 18O, ceea ce sugerează că amestecarea profundă în stele de ramură gigant roșu sau asimptotice a fost responsabilă pentru compozițiile lor izotopice de oxigen.
Un bob a fost foarte epuizat în 18O și, prin urmare, a fost produs probabil într-o stea cu masă scăzută atunci când materialul de suprafață a coborât în zone suficient de calde pentru a susține reacțiile nucleare. Un altul a fost îmbogățit în 16O, care este tipic pentru boabele din stele care conțin mai puține elemente mai grele decât heliul decât soarele nostru. Ultimele două boabe au fost îmbogățite atât în 17O, cât și în 18O și astfel ar fi putut veni din supernove sau stele care sunt mai îmbogățite în elemente mai grele decât heliul în comparație cu soarele nostru.
Obținând spectre de raze X dispersive energetice, Nguyen a determinat compoziția chimică probabilă a șase dintre boabele presolare. Se pare că există două olivine și două piroxene, care conțin în principal oxigen, magneziu, fier și siliciu, dar în raporturi diferite. Al cincilea este un silicat bogat în aluminiu, iar al șaselea este îmbogățit în oxigen și fier și ar putea fi sticlă cu metale încorporate și sulfuri.
Preponderența boabelor bogate în fier este surprinzătoare, spune Nguyen, deoarece spectrele astronomice au detectat mai multe boabe bogate în magneziu decât boabele bogate în fier în atmosfera din jurul stelelor. „S-ar putea ca fierul să fie încorporat în aceste boabe când s-a format sistemul solar”, explică ea.
Aceste informații detaliate despre stardust dovedesc că știința spațială se poate face în laborator, spune Zinner. „Analizarea acestor mici pete ne poate oferi informații, cum ar fi raporturi izotopice detaliate, care nu pot fi obținute prin tehnicile tradiționale ale astronomiei”, adaugă el.
Nguyen intenționează să analizeze raporturile dintre izotopii de siliciu și magneziu din cele nouă boabe. De asemenea, vrea să analizeze alte tipuri de meteoriți. „Acfer 094 este unul dintre cei mai primitivi meteoriți care au fost găsiți”, spune ea. Deci ne-am aștepta să aibă cea mai mare abundență de boabe presolare. Analizând meteoriții care au suferit mai multe prelucrări, putem afla mai multe despre evenimentele care pot distruge aceste boabe. ”
Sursa originală: Comunicat de știri WUSTL
