Afbeelding van een GEMS in een interplanetair stofdeeltje. Afbeelding tegoed: NASA Klik om te vergroten
Voor het eerst kon een team van Franse wetenschappers de structuur van de exotische GEMS in het laboratorium reproduceren. De resultaten van hun experimenten worden binnenkort gepubliceerd in Astronomy & Astrophysics. GEMS (glas met ingebed metaal en sulfiden) is een belangrijk onderdeel van primitief interplanetair stof. Het begrijpen van de oorsprong ervan is een van de belangrijkste doelstellingen van de planetaire wetenschap, en met name van de onlangs succesvolle missie Stardust.
In een volgend nummer presenteert Astronomy & Astrophysics nieuwe laboratoriumresultaten die enkele belangrijke aanwijzingen geven voor de mogelijke oorsprong van exotische minerale korrels in interplanetair stof. Het bestuderen van interplanetaire granen is momenteel een hot topic in het kader van de NASA Stardust-missie, die onlangs enkele monsters van deze granen heeft teruggebracht. Ze behoren tot het meest primitieve materiaal dat ooit is verzameld. Hun studie zal leiden tot een beter begrip van de vorming en evolutie van ons zonnestelsel.
Door middel van speciale laboratoriumexperimenten gericht op het simuleren van de mogelijke evolutie van kosmische materialen in de ruimte, verkenden C. Davoisne en haar collega's de oorsprong van de zogenaamde GEMS (glas met ingebed metaal en sulfiden). GEMS is een belangrijk onderdeel van de primitieve interplanetaire stofdeeltjes (IDP's). Ze zijn een paar 100 nm groot en bestaan uit een silicaatglas met kleine, ronde korrels ijzer / nikkel en metaalsulfide. Een klein deel van de GEMS (minder dan 5%) heeft een presolaire samenstelling en kan daarom een interstellaire oorsprong hebben. De rest heeft een zonnesamenstelling en is mogelijk gevormd of verwerkt in het vroege zonnestelsel. De gevarieerde composities van de GEMS maken het moeilijk om tot een consensus te komen over hun oorsprong en vormingsproces.
Het team veronderstelt eerst dat de GEMS-precursoren hun oorsprong vonden in het interstellaire medium en geleidelijk werden verhit in de protosolaire nevel. Om de geldigheid van deze hypothese te testen, werd een gezamenlijk experimenteel project met twee Franse laboratoria, het Laboratoire de Structure et Propri? T? S de l? Etat Solide (LSPES) in Lille en het Institut d? Astrophysique Spatiale (IAS) in Orsay, opgericht. Z. Djouadi, bij de IAS, verwarmde verschillende amorfe monsters van olivijn ((Mg, Fe) 2SiO4) onder hoog vacuüm en bij temperaturen van 500 tot 750 ° C. Na verhitting vertonen de monsters microstructuren die sterk lijken op die van de GEMS, met ronde ijzeren nanogrammen die zichtbaar zijn ingebed in een silicaatglas.
Het is voor het eerst dat een GEMS-achtige structuur is gereproduceerd door laboratoriumexperimenten. Daar laten ze zien dat het ijzeroxide (FeO) bestanddeel van de amorfe silicaten een chemische reactie heeft ondergaan die bekend staat als reductie, waarbij het ijzer elektronen krijgt en zijn zuurstof afgeeft, om neer te slaan in een metalen vorm. Omdat de GEMS-component in IDP's meestal nauw geassocieerd is met koolstofhoudend materiaal, zal de reactie FeO + C -> Fe + CO aan de bron liggen van de metalen ijzer nanograins in deze IDP's. Dergelijke omstandigheden zijn mogelijk aangetroffen in de primitieve zonnenevel. Deze reactie is al eeuwen bekend bij metallurgisten, maar de originaliteit van de LSPES / IAS-benadering is de toepassing van materiaalkundige concepten op extreme astrofysische omgevingen.
Bovendien ontdekten de wetenschappers dat er in het verwarmde monster praktisch geen ijzer achterblijft in het silicaatglas, aangezien al het ijzer is gemigreerd in de metaalkorrels. Het team kan op deze manier uitleggen waarom het stof dat rond de geëvolueerde sterren en in kometen wordt waargenomen, voornamelijk bestaat uit magnesiumrijke silicaten, waar ijzer blijkbaar ontbreekt. Inderdaad, ijzer in metalen bolletjes wordt totaal niet detecteerbaar door de gebruikelijke spectroscopische technieken op afstand. Dit werk zou daarom ook een belangrijk en nieuw inzicht kunnen geven in de samenstelling van interstellaire korrels.
Het team laat zien dat GEMS kan ontstaan door een specifiek verhittingsproces dat van invloed zou zijn op granen van verschillende oorsprong. Het proces kan heel gewoon zijn en kan zowel in het zonnestelsel als rond andere sterren voorkomen. De GEMS zou dus van verschillende oorsprong kunnen zijn. Wetenschappers wachten nu reikhalzend uit op de analyse van korrels verzameld door Stardust om er zeker van te zijn dat sommige GEMS echt afkomstig zijn van het interstellaire medium.
Oorspronkelijke bron: A & A-persbericht
