Bild eines GEMS in einem interplanetaren Staubpartikel. Bildnachweis: NASA Zum Vergrößern anklicken
Zum ersten Mal konnte ein Team französischer Wissenschaftler die Struktur des exotischen GEMS im Labor reproduzieren. Die Ergebnisse ihrer Experimente werden in Kürze in Astronomy & Astrophysics veröffentlicht. GEMS (Glas mit eingebettetem Metall und Sulfiden) ist ein Hauptbestandteil des primitiven interplanetaren Staubes. Das Verständnis seiner Herkunft ist eines der Hauptziele der Planetenforschung und insbesondere der kürzlich erfolgreichen Mission Stardust.
In einer kommenden Ausgabe präsentiert Astronomy & Astrophysics neue Laborergebnisse, die einige wichtige Hinweise auf die mögliche Herkunft exotischer Mineralkörner in interplanetarem Staub liefern. Das Studium interplanetarer Körner ist derzeit ein heißes Thema im Rahmen der NASA Stardust-Mission, die kürzlich einige Proben dieser Körner zurückbrachte. Sie gehören zu den primitivsten Materialien, die jemals gesammelt wurden. Ihre Studie wird zu einem besseren Verständnis der Entstehung und Entwicklung unseres Sonnensystems führen.
In speziellen Laborexperimenten zur Simulation der möglichen Entwicklung kosmischer Materialien im Weltraum untersuchten C. Davoisne und ihre Kollegen den Ursprung des sogenannten GEMS (Glas mit eingebettetem Metall und Sulfiden). GEMS ist ein Hauptbestandteil der primitiven interplanetaren Staubpartikel (IDPs). Sie sind einige 100 nm groß und bestehen aus einem Silikatglas, das kleine, abgerundete Körner aus Eisen / Nickel und Metallsulfid enthält. Ein kleiner Teil des GEMS (weniger als 5%) hat eine präsolare Zusammensetzung und könnte daher einen interstellaren Ursprung haben. Der Rest hat eine solare Zusammensetzung und kann im frühen Sonnensystem gebildet oder verarbeitet worden sein. Die unterschiedlichen Zusammensetzungen des GEMS erschweren es, einen Konsens über ihre Herkunft und ihren Entstehungsprozess zu erzielen.
Das Team postuliert zunächst, dass die GEMS-Vorläufer aus dem interstellaren Medium stammen und im protosolaren Nebel progressiv erhitzt werden. Um die Gültigkeit dieser Hypothese zu testen, wurde ein gemeinsames experimentelles Projekt durchgeführt, an dem zwei französische Laboratorien beteiligt waren, das Laboratoire de Structure et Propri? T de de Etat Solide (LSPES) in Lille und das Institut d? Astrophysique Spatiale (IAS) in Orsay installieren. Z. Djouadi erhitzte am IAS verschiedene amorphe Proben von Olivin ((Mg, Fe) 2SiO4) unter Hochvakuum und bei Temperaturen im Bereich von 500 bis 750 ° C. Nach dem Erhitzen zeigen die Proben Mikrostrukturen, die denen des GEMS sehr ähnlich sind, mit abgerundeten Eisennanokörnern, die in ein Silikatglas eingebettet sind.
Dies ist das erste Mal, dass eine GEMS-ähnliche Struktur durch Laborexperimente reproduziert wurde. Dort zeigen sie, dass die Eisenoxid (FeO) -Komponente der amorphen Silikate eine als Reduktion bekannte chemische Reaktion durchlaufen hat, bei der das Eisen Elektronen gewinnt und seinen Sauerstoff freisetzt, um in metallischer Form auszufallen. Da die GEMS-Komponente in IDPs normalerweise eng mit kohlenstoffhaltigem Material verbunden ist, ist die Reaktion FeO + C -> Fe + CO die Quelle der metallischen Eisennanokörner in diesen IDPs. Solche Bedingungen können im primitiven Solarnebel aufgetreten sein. Diese Reaktion ist Metallurgen seit Jahrhunderten bekannt, aber die Originalität des LSPES / IAS-Ansatzes besteht in der Anwendung materialwissenschaftlicher Konzepte auf extreme astrophysikalische Umgebungen.
Darüber hinaus stellten die Wissenschaftler fest, dass in der erhitzten Probe praktisch kein Eisen im Silikatglas verbleibt, da das gesamte Eisen in die Metallkörner eingewandert ist. Das Team kann so erklären, warum der Staub, der um entwickelte Sterne und in Kometen beobachtet wird, hauptsächlich aus magnesiumreichen Silikaten besteht, in denen anscheinend Eisen fehlt. In der Tat wird Eisen in Metallkugeln durch die üblichen fernspektroskopischen Techniken völlig nicht mehr nachweisbar. Diese Arbeit könnte daher auch einen wichtigen und neuen Einblick in die Zusammensetzung interstellarer Körner geben.
Das Team zeigt, dass sich GEMS durch einen bestimmten Erhitzungsprozess bilden kann, der Körner unterschiedlicher Herkunft beeinflusst. Der Prozess kann sehr häufig sein und sowohl im Sonnensystem als auch um andere Sterne herum auftreten. Das GEMS könnte daher unterschiedliche Ursprünge haben. Wissenschaftler warten nun gespannt auf die Analyse der von Stardust gesammelten Körner, um mit Sicherheit herauszufinden, dass einige GEMS wirklich aus dem interstellaren Medium stammen.
Originalquelle: A & A-Pressemitteilung
