صورة GEMS في جزيء الغبار بين الكواكب. حقوق الصورة: ناسا اضغط للتكبير
للمرة الأولى ، تمكن فريق من العلماء الفرنسيين من إعادة إنتاج بنية GEMS الغريبة في المختبر. وستنشر نتائج تجاربهم قريباً في علم الفلك والفيزياء الفلكية. يعد GEMS (زجاج به معدن مدمج وكبريتيدات) مكونًا رئيسيًا للغبار البدائي بين الكواكب. إن فهم أصلها هو أحد الأهداف الأساسية لعلم الكواكب ، وخاصة مهمة Stardust الناجحة حديثًا.
في العدد القادم ، يقدم علم الفلك والفيزياء الفلكية نتائج مختبرية جديدة توفر بعض الأدلة المهمة للأصول المحتملة للحبوب المعدنية الغريبة في الغبار بين الكواكب. دراسة الحبوب بين الكواكب هي حاليًا موضوع ساخن في إطار مهمة ناسا ستاردست ، التي أعادت مؤخرًا بعض عينات من هذه الحبوب. هم من بين أكثر المواد البدائية التي تم جمعها على الإطلاق. سوف تؤدي دراستهم إلى فهم أفضل لتشكيل وتطور نظامنا الشمسي.
من خلال التجارب المعملية المخصصة التي تهدف إلى محاكاة التطور المحتمل للمواد الكونية في الفضاء ، استكشفت C. Davoisne وزملاؤها أصل ما يسمى GEMS (الزجاج مع المعدن المضمن والكبريتيدات). يعد GEMS مكونًا رئيسيًا لجزيئات الغبار البدائية بين الكواكب (IDPs). يبلغ حجمها 100 نانومتر وتتكون من زجاج سيليكات يتضمن حبيبات صغيرة مستديرة من الحديد / النيكل والكبريتيد المعدني. يحتوي جزء صغير من GEMS (أقل من 5٪) على تركيبة قبلية وبالتالي يمكن أن يكون لها أصل بين النجوم. أما الباقي فله تركيب شمسي وربما يكون قد تم تكوينه أو معالجته في النظام الشمسي المبكر. تجعل التركيبات المتنوعة لـ GEMS من الصعب التوصل إلى توافق في الآراء بشأن أصلها وعملية تكوينها.
افترض الفريق أولاً أن سلائف GEMS نشأت في الوسط النجمي وتم تسخينها تدريجيًا في السديم البدائي. لاختبار صحة هذه الفرضية ، كان هناك مشروع تجريبي مشترك يضم مختبرين فرنسيين ، وهما Laboratoire de Structure et Propri ؟s de l؟ Etat Solide (LSPES) في ليل ومعهد Astrophysique Spatiale (IAS) في Orsay ، اقامة. قام د. جوادي ، في معهد الدراسات الأمريكية ، بتسخين عينات متبلورة مختلفة من زيت الزيتون (Mg، Fe) 2SiO4) تحت تفريغ عالي وفي درجات حرارة تتراوح من 500 إلى 750 درجة مئوية. بعد التسخين ، تظهر العينات هياكل دقيقة تشبه إلى حد كبير تلك الموجودة في الأحجار الكريمة ، مع نانويات حديد دائرية التي يُرى أنها مغمورة في زجاج سيليكات.
هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها استنساخ هيكل يشبه GEMS من خلال التجارب المعملية. هناك ، أظهروا أن مكون أكسيد الحديد (FeO) من سيليكات غير متبلور قد خضع لتفاعل كيميائي يعرف باسم الاختزال ، حيث يكسب الحديد الإلكترونات ويطلق الأكسجين ، ليترسب في شكل معدني. بما أن مكون GEMS في النازحين داخليًا عادة ما يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالمادة الكربونية ، فإن تفاعل FeO + C -> Fe + CO سيكون في مصدر النانو من الحديد المعدني في هؤلاء النازحين داخليًا. قد تكون مثل هذه الظروف قد واجهت في السديم الشمسي البدائي. عرف هذا التفاعل لقرون من قبل علماء المعادن ، لكن أصالة نهج LSPES / IAS هو تطبيق مفاهيم علم المواد على البيئات الفيزيائية الفلكية المتطرفة.
بالإضافة إلى ذلك ، وجد العلماء أنه في العينة الساخنة ، لا يبقى أي حديد تقريبًا في زجاج السيليكات ، حيث أن كل الحديد قد انتقل إلى الحبوب المعدنية. وبالتالي فإن الفريق قادر على شرح سبب كون الغبار المرصود حول النجوم المتطورة والمذنبات يتكون بشكل أساسي من سيليكات غنية بالمغنيسيوم حيث يفتقر الحديد على ما يبدو. في الواقع ، يصبح الحديد في الكريات المعدنية غير قابل للكشف تمامًا من خلال تقنيات التحليل الطيفي عن بعد المعتادة. يمكن لهذا العمل أن يوفر رؤية مهمة وجديدة في تكوين الحبوب بين النجوم أيضًا.
أظهر الفريق أن GEMS يمكن أن يتشكل من خلال عملية تسخين محددة من شأنها أن تؤثر على الحبوب من أصول مختلفة. قد تكون العملية شائعة جدًا ويمكن أن تحدث في كل من النظام الشمسي وحول النجوم الأخرى. وهكذا يمكن أن يكون لجيمس أصول متنوعة. ينتظر العلماء الآن بفارغ الصبر تحليل الحبوب التي جمعها ستاردست ليكتشفوا بالتأكيد أن بعض الأحجار الكريمة تأتي حقًا من الوسط النجمي.
المصدر الأصلي: A&A News Release
