Hình ảnh của một GEMS trong hạt bụi liên hành tinh. Tín dụng hình ảnh: NASA Bấm để phóng to
Lần đầu tiên, một nhóm các nhà khoa học Pháp đã có thể tái tạo cấu trúc của GEMS kỳ lạ trong phòng thí nghiệm. Kết quả thí nghiệm của họ sẽ sớm được công bố trên tạp chí Thiên văn học & Vật lý thiên văn. GEMS (thủy tinh với kim loại nhúng và sunfua) là thành phần chính của bụi liên hành tinh nguyên thủy. Để hiểu nguồn gốc của nó là một trong những mục tiêu chính của khoa học hành tinh, và đặc biệt là nhiệm vụ Stardust thành công gần đây.
Trong một vấn đề sắp tới, Thiên văn học & Vật lý thiên văn trình bày kết quả phòng thí nghiệm mới cung cấp một số manh mối quan trọng về nguồn gốc có thể của các hạt khoáng chất kỳ lạ trong bụi liên hành tinh. Nghiên cứu các loại ngũ cốc liên hành tinh hiện đang là một chủ đề nóng trong khuôn khổ sứ mệnh Stardust của NASA, gần đây đã mang về một số mẫu hạt này. Chúng là một trong những vật liệu nguyên thủy nhất từng được thu thập. Nghiên cứu của họ sẽ dẫn đến sự hiểu biết tốt hơn về sự hình thành và tiến hóa của Hệ Mặt trời.
Thông qua các thí nghiệm chuyên dụng trong phòng thí nghiệm nhằm mô phỏng sự tiến hóa có thể của các vật liệu vũ trụ trong không gian, C. Davoisne và các đồng nghiệp đã khám phá nguồn gốc của cái gọi là GEMS (thủy tinh với kim loại nhúng và sunfua). GEMS là thành phần chính của các hạt bụi liên hành tinh nguyên thủy (IDP). Chúng có kích thước vài 100nm và được cấu tạo từ một loại thủy tinh silicat bao gồm các hạt sắt / niken nhỏ và tròn sunfua kim loại. Một phần nhỏ của GEMS (dưới 5%) có thành phần tổng thống và do đó có thể có nguồn gốc liên sao. Phần còn lại có thành phần năng lượng mặt trời và có thể đã được hình thành hoặc xử lý trong Hệ mặt trời đầu tiên. Các thành phần đa dạng của GEMS gây khó khăn cho việc đi đến thống nhất về quá trình hình thành và hình thành của chúng.
Đầu tiên, nhóm nghiên cứu cho rằng tiền chất GEMS có nguồn gốc từ môi trường liên sao và được làm nóng dần trong tinh vân protosolar. Để kiểm tra tính hợp lệ của giả thuyết này, một dự án thử nghiệm chung liên quan đến hai phòng thí nghiệm của Pháp, Phòng thí nghiệm cấu trúc và công ty Etat Solide (LSPES) ở Lille và Viện nghiên cứu Astrophysique Spatiale (IAS) ở Orsay, là thiết lập. Z. Djouadi, tại IAS, đã đun nóng các mẫu olivin vô định hình ((Mg, Fe) 2SiO4) trong điều kiện chân không cao và ở nhiệt độ từ 500 đến 750 ° C. Sau khi gia nhiệt, các mẫu cho thấy các cấu trúc vi mô gần giống với GEMS, với các hạt nano sắt tròn được nhìn thấy được nhúng trong thủy tinh silicat.
Đây là lần đầu tiên cấu trúc giống GEMS được sao chép bằng các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm. Ở đó, họ cho thấy thành phần oxit sắt (FeO) của silicat vô định hình đã trải qua một phản ứng hóa học gọi là khử, trong đó sắt thu được các electron và giải phóng oxy, để kết tủa ở dạng kim loại. Do thành phần GEMS trong IDP thường liên quan chặt chẽ với vật liệu carbonate, nên phản ứng FeO + C -> Fe + CO sẽ là nguồn gốc của các hạt nano sắt kim loại trong các IDP này. Những điều kiện như vậy có thể đã gặp phải trong tinh vân mặt trời nguyên thủy. Phản ứng này đã được các nhà luyện kim biết đến trong nhiều thế kỷ, nhưng tính nguyên bản của phương pháp LSPES / IAS là ứng dụng các khái niệm khoa học vật liệu vào môi trường vật lý thiên văn cực đoan.
Ngoài ra, các nhà khoa học nhận thấy rằng, trong mẫu được nung nóng, thực tế không còn sắt trong thủy tinh silicat, vì tất cả sắt đã di chuyển vào các hạt kim loại. Do đó, nhóm nghiên cứu có thể giải thích tại sao bụi quan sát xung quanh các ngôi sao tiến hóa và trong sao chổi chủ yếu bao gồm các silicat giàu magiê nơi thiếu sắt rõ ràng. Thật vậy, sắt trong các quả cầu kim loại trở nên hoàn toàn không thể phát hiện được bằng các kỹ thuật quang phổ từ xa thông thường. Do đó, công trình này có thể cung cấp một cái nhìn sâu sắc quan trọng và mới về thành phần của các hạt liên sao.
Nhóm nghiên cứu cho thấy GEMS có thể hình thành thông qua một quá trình gia nhiệt cụ thể sẽ ảnh hưởng đến các loại ngũ cốc có nguồn gốc khác nhau. Quá trình này có thể rất phổ biến và có thể xảy ra cả trong Hệ Mặt trời và xung quanh các ngôi sao khác. Do đó, GEMS có thể có nguồn gốc đa dạng. Các nhà khoa học hiện đang háo hức chờ đợi phân tích về các loại ngũ cốc được Stardust thu thập để tìm hiểu chắc chắn rằng một số GEMS thực sự đến từ môi trường liên sao.
Nguồn gốc: Bản tin A & A
