2018.06.16.

A Naprendszer keletkezéséről mesél a légkörben gyűjtött kozmikus por

Amerikai kutatók új módszerrel néztek vissza a Naprendszer keletkezésének idejére: a földi légkör felsőbb rétegeibe jutó kozmikus por egy speciális formáját, az ún. GEMS nevű, üvegbe ágyazott fémeket és szulfidokat tartalmazó típust elemezték. E portípusról úgy vélik, hogy a napközelségbe jutó üstökösökből ered, s a Naprendszer keletkezését megelőző időből maradt fenn. A Naprendszer kialakulását megelőző anyagkorong szilárd szemcséi szinte kizárólagosan amorf szilikátokból, jégből és szénből álltak, ilyen összetételű szemcséket a csillagközi porban is látunk. A porszemcsék izotópösszetétele arról is árulkodik, hogy a Naprendszeren kívülről, más csillagok környezetéből erednek-e, számos porszemben találtak olyan izotóparányokat, amelyek a por egyértelműen csillagközi eredetét jelzik
A legtöbb olyan szén-, szilikát- és jégtartalmú porszemcse, ami egykor a protoplanetáris korongban keringett, a bolygók kialakulása során teljesen átformálódott vagy megsemmisült, azokat, amelyek túlélték a keletkezési folyamatokat, leginkább az üstökösökben találhatjuk meg. Az üstökösök a Naprendszer külső, hidegebb régióiban születtek, így a belsőbb terület forróságát elkerülve őrizhették meg e porszemcsék ősi formáját. Ilyen kozmikus porszemcsék folyamatosan hullanak a légkörünkbe, s pl. a NASA nagy magasságban járó kutatórepülések során gyűjtött belőlük mintát (de a felszínre is jut belőlük, így megtalálhatóak pl. az olvadó jégben-hóban is). E szemcsékről korábban úgy vélték, hogy szenet nem tartalmaznak, azonban a legfrissebb eredmények alapján mégis megtalálható bennük. A szemcsék elemzését rendkívüli módon megnehezítette a méretük:10-100 nanométeres nagyságúak csupán.
A kutatók a GEMS szemcséket tartalmazó, 2 eltérő darab 10 mikrométeres porszemet 1-3 nanométeres felbontásra képes, kifinomult módszerekkel vizsgálták (a bonyolult vizsgálatok hosszasan taglalt részletei az eredeti tanulmányban olvashatóak), s ebből kiderült, hogy még apróbb részekből tapadtak össze, s e kisebb nanoszemcsék eltérő környezetben keletkeztek, még a hordozó üstökös kialakulását megelőzően. Azt is megtudták, hogy GEMS szemcséket szerves szén köti össze: mind a GEMS szemcsék külsejét ez borítja, mind pedig az őket kitevő nanoszemcsék közt is szén található. A szén azt is elárulta, hogy a szemcsék biztosan nem forró környezetben, vagyis nem az alakuló Naprendszer belsőbb régióiban jöttek létre. A szemcsék különböző rétegeiben eltérő izotóparányok alapján arra következtetnek, hogy kétféle, egymást követő folyamatban alakultak ki az egészen apró összetevőkből egybetapadó szemcsék. A vizsgálatok magyarázatot adtak arra a korábbi eredményre is, hogy miért túl alacsony a GEMS szemcsék sűrűsége az azokat felépítő szilikátoktól elvárthoz képest: a szén eddig hiányzott a képletből.
A csillagközi por modellezésére született elméletek már évtizedekkel ezelőtt feltételeztek nanoszemcséket bevonó burkolatot, azonban a mostani vizsgálatokig nem volt semmi bizonyíték ezekre.
A GEMS szemcsék keletkezését a kutatók a következőképpen képzelik el a kinyert eredményeik alapján: a csillagközi por a szupernóvák lökései hatására összetöredezett, amorffá vált és később ezek az aprított nanoszemcsék összetapadtak a rajtuk hideg környezetben kondenzálódó burkolatnak köszönhetően. Sűrűbb molekulafelhőkben további elemek kondenzálódtak rá (szintén hideg környezetben), itt tapadt rájuk a szerves kén és illó, szerves-előanyagokat tartalmazó burkolat és a jég is. A molekulafelhőkből ki- és oda visszakerülve újra és újra lejátszódtak ezek a folyamatok, s közben néhány fématom is kicsapódott rájuk, az ehhez szükséges energiát pedig a kozmikus sugarak biztosíthatták. A protoplanetáris korong forró, belső vidékeiről származó, onnan kilökődött kristályos szemcsék azután összetapadtak ezeket az amorf szilikátokat tartalmazó csillagközi szemcsékkel, majd az így született porszemek beépültek a kialakuló üstökösökbe. A szemcsék keletkezésének területe a kutatók szerint a protoplanetáris korong legkülső régiója lehetett, ahol a fentebb részletezett körülmények mind rendelkezésre állhattak.
További porszemcsék hasonlóan részletes elemzésével kideríthető, hogy mennyire általánosak a most talált információk, s ebből a Naprendszer kialakulásának és az azt megelőző időszaknak a körülményeiről pontosabb adatokat nyerhetnek ki majd a későbbi vizsgálatokban.

A kutatási eredményt a PNAS június 11-én közölte, a teljes itt cikk olvasható.

Landy-Gyebnár Mónika
(További fordítások a szerzőtől facebookon:  Égen – Földön – Föld alatt)

Nincs még értékelés

Értékelés

About the Author: