รูปภาพของ GEMS ในอนุภาคฝุ่นระหว่างดาวเคราะห์ เครดิตรูปภาพ: NASA คลิกเพื่อขยาย
เป็นครั้งแรกที่ทีมนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสสามารถสร้างโครงสร้างของอัญมณีที่แปลกใหม่ในห้องปฏิบัติการได้ ผลการทดลองของพวกเขาจะถูกเผยแพร่ในดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ในไม่ช้า GEMS (แก้วที่มีโลหะฝังตัวและซัลไฟด์) เป็นองค์ประกอบหลักของฝุ่นระหว่างดาวเคราะห์ดั้งเดิม เพื่อให้เข้าใจต้นกำเนิดของมันเป็นหนึ่งในวัตถุประสงค์หลักของวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์และโดยเฉพาะอย่างยิ่งภารกิจ Stardust ที่ประสบความสำเร็จเมื่อเร็ว ๆ นี้
ในประเด็นที่จะเกิดขึ้น Astronomy & Astrophysics นำเสนอผลการตรวจทางห้องปฏิบัติการใหม่ที่ให้เบาะแสที่สำคัญบางอย่างเกี่ยวกับต้นกำเนิดของเม็ดแร่แปลกใหม่ในฝุ่นระหว่างดาวเคราะห์ การศึกษาธัญพืชในอวกาศเป็นหัวข้อร้อนแรงในกรอบภารกิจของ NASA Stardust ซึ่งเพิ่งนำตัวอย่างธัญพืชเหล่านี้กลับมา พวกเขาเป็นหนึ่งในวัสดุดั้งเดิมที่สุดที่เคยรวบรวมมา การศึกษาของพวกเขาจะนำไปสู่ความเข้าใจที่ดีขึ้นของการก่อตัวและวิวัฒนาการของระบบสุริยะของเรา
จากการทดลองในห้องปฏิบัติการโดยเฉพาะเพื่อจำลองการวิวัฒนาการของวัสดุที่เป็นไปได้ในอวกาศ C. Davoisne และเพื่อนร่วมงานของเธอสำรวจต้นกำเนิดของ GEMS ที่เรียกว่า (แก้วที่มีโลหะฝังตัวและซัลไฟด์) GEMS เป็นองค์ประกอบสำคัญของอนุภาคฝุ่นระหว่างดาวเคราะห์ (IDPs) พวกมันมีขนาดไม่เกิน 100 นาโนเมตรและประกอบด้วยแก้วซิลิเกตที่ประกอบด้วยเม็ดเหล็กกลม / นิกเกิลและซัลไฟด์โลหะขนาดเล็ก เศษส่วนเล็ก ๆ ของ GEMS (น้อยกว่า 5%) มีองค์ประกอบก่อนวัยดังนั้นจึงอาจมีต้นกำเนิดระหว่างดวงดาว ส่วนที่เหลือมีองค์ประกอบของพลังงานแสงอาทิตย์และอาจมีการก่อตัวหรือประมวลผลในระบบพลังงานแสงอาทิตย์ต้น องค์ประกอบที่หลากหลายของ GEMS ทำให้ยากที่จะได้รับฉันทามติเกี่ยวกับที่มาและกระบวนการสร้างของพวกเขา
ทีมแรกยืนยันว่าสารตั้งต้นของ GEMS เกิดขึ้นในตัวกลางระหว่างดวงดาวและถูกทำให้ร้อนในเนบิวลาโปรโตลาร์อย่างต่อเนื่อง เพื่อทดสอบความถูกต้องของสมมติฐานนี้โครงการทดลองร่วมกันที่เกี่ยวข้องกับห้องปฏิบัติการฝรั่งเศสสองแห่งคือ Laboratoire de Structure และ Propri? s? l? Etat Solide (LSPES) ใน Lille และ Institut d Astrophysique Spatiale (IAS) ใน Orsay ติดตั้ง. Z. Djouadi ที่ IAS ให้ความร้อนแก่ตัวอย่างของโอลิวีน (Mg, Fe) 2SiO4) ภายใต้สุญญากาศสูงและที่อุณหภูมิตั้งแต่ 500 ถึง 750 องศาเซลเซียส หลังจากให้ความร้อนตัวอย่างจะแสดงโครงสร้างทางจุลภาคที่คล้ายคลึงกับ GEMS อย่างใกล้ชิดโดยมี nanograins เหล็กกลมที่เห็นว่าถูกฝังอยู่ในแก้วซิลิเกต
นี่เป็นครั้งแรกที่โครงสร้างเหมือน GEMS ได้รับการทำซ้ำโดยการทดลองในห้องปฏิบัติการ พวกเขาแสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบของเหล็กออกไซด์ (FeO) ของอะมอร์ฟัสซิลิเกตเกิดปฏิกิริยาทางเคมีที่เรียกว่าการลดซึ่งอิเล็กตรอนได้รับอิเลคตรอนและปล่อยออกซิเจนเพื่อทำให้ตกตะกอนในรูปแบบโลหะ เนื่องจากองค์ประกอบ GEMS ใน IDPs มักเกี่ยวข้องกับสสารคาร์บอนปฏิกิริยา FeO + C -> Fe + CO จะอยู่ที่แหล่งที่มาของ nanograins โลหะเหล็กใน IDPs เหล่านี้ เงื่อนไขดังกล่าวอาจพบได้ในเนบิวลาแสงอาทิตย์ดั้งเดิม ปฏิกิริยานี้เป็นที่รู้จักกันมานานหลายศตวรรษโดย metallurgists แต่ความคิดริเริ่มของวิธีการ LSPES / IAS คือการประยุกต์ใช้แนวคิดวัสดุศาสตร์กับสภาพแวดล้อมทางดาราศาสตร์ที่รุนแรง
นอกจากนี้นักวิทยาศาสตร์พบว่าในตัวอย่างที่ให้ความร้อนนั้นในทางปฏิบัติไม่มีเหล็กเหลืออยู่ในแก้วซิลิเกตเนื่องจากเหล็กทั้งหมดได้ถูกย้ายเข้าไปในธัญพืช ทีมสามารถอธิบายได้ว่าทำไมฝุ่นที่สำรวจรอบดาวฤกษ์ที่พัฒนาแล้วและในดาวหางนั้นส่วนใหญ่ประกอบด้วยซิลิเกตที่อุดมด้วยแมกนีเซียมซึ่งธาตุเหล็กขาด อันที่จริงแล้วเหล็กในทรงกลมโลหะนั้นไม่สามารถตรวจจับได้โดยเทคนิคระยะไกลตามปกติ งานนี้จึงสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญและใหม่เกี่ยวกับองค์ประกอบของเมล็ดระหว่างดวงดาวได้เช่นกัน
ทีมแสดงให้เห็นว่า GEMS สามารถก่อตัวผ่านกระบวนการให้ความร้อนที่เฉพาะเจาะจงซึ่งจะส่งผลกระทบต่อธัญพืชของต้นกำเนิดต่างๆ กระบวนการนี้อาจพบได้บ่อยและอาจเกิดขึ้นได้ทั้งในระบบสุริยะและรอบดาวฤกษ์อื่น GEMS จึงอาจมีต้นกำเนิดที่หลากหลาย นักวิทยาศาสตร์กำลังรอการวิเคราะห์ธัญพืชที่เก็บรวบรวมโดย Stardust เพื่อตรวจสอบให้แน่ใจว่า GEMS บางตัวมาจากสื่อระหว่างดวงดาวอย่างแท้จริง
แหล่งต้นฉบับ: A&A ข่าวประชาสัมพันธ์
