Meglepő eredmény az üstökösök anyagának eredetéről

A NASA Discovery Űrprogramjának Stardust ("Csillagpor") űrszondája
2004-ben a Jupiter-családhoz tartozó 81P/Wild 2-üstökös kómáján átrepülve mintát gyűjtött a magból kirepülő poranyagból, amit aztán 2006-ban
egy kapszulában sikeresen visszajuttatott a Földre. Azóta az üstököspor
részecskéit a világ legfelkészültebb laboratóriumaiban elemzik, miközben az űrszonda új programot kapott: új
célpontja, a 9P/Tempel 1-üstökös felé vette útját.

Fantáziakép a Stardust és a Wild 2 találkozásáról (kép: NASA JPL).

Egy nagy nemzetközi kutatócsoport meglepő hírt jelentett be a Science folyóirat január 4-i számában a Wild
2-üstökös pormintáin alapuló kutatási eredményekről. Bernard Marty (Nancy Université) és amerikai munkatársai speciális laboratóriumi vizsgálatokat végeztek a porszemcsék kémiai összetétele kapcsán. Kutatásaikhoz olyan eszközök és
analitikai kémiai, illetve fizikai-kémiai módszerek álltak
rendelkezésre, amelyek a parányi, mikronos vagy mikrométeresnél is
kisebb porszemcsékben kötött gázokat képesek elkülöníteni, azonosítani
és elemezni, akár milliárdod grammnyi tömegben is. A laboratóriumi
technika fejlettségére jellemző, hogy izotópos összetételt is képesek
vizsgálni nagyon kis tömegű mintákból! A kutatókat elsősorban az
üstökösanyag nemesgáz összetevői érdekelték, mint például a hélium és
neon. Ezek ugyanis nem alkotnak kémiai kötéseket más elemekkel, és ezért
olyan állapotban vannak, mint amikor az üstököspor kialakult – azaz
megőrizték az ősi kémiai állapotok lenyomatát a Naprendszer
hajnalából, amikor az üstökösmagok összeálltak.

A
Stardust teníszütőre emlékeztető porcsapdája a porminta
begyűjtésére készen, kinyitott állapotban (bal oldali kép), illetve
összecsukva és behajtva a kapszulába (jobb oldali kép). A
kapszula megvédi a begyűjtött anyagmintát a hosszú bolygóközi út során,
valamint a földi légkörbe való visszaérkezéskor (kép: NASA JPL).

A
hélium és neon izotópok (³He, ⁴He, ²⁰Ne, ²¹Ne, ²²Ne) elemzése szerint a
Stardust pormintáinak egy részében a He és Ne előfordulása hasonló az
akondrit meteoritokban és a bolygóközi porszemcsékben található
primitív szén-makromolekulákhoz kötött héliumhoz és neonhoz,
továbbá a holdporban fellelt héliumhoz és neonhoz. A
nemesgázok legvalószínűbb keletkezési helye a fiatal, éppen kialakult
Nap közelében levő magasabb hőmérsékletű tartományokban lehetett, miközben az ősi
bolygóközi térben végigsöprő erős és forró napszél plazmája és mágneses
tere hatása alatt álltak. Tudjuk ugyanis, hogy a Naphoz hasonló
csillagok nem sokkal kialakulásuk után rövid ideig T Tauri típusú
eruptív változócsillag-fázison mennek át, miközben rendkívül heves flertevékenységet mutatnak. Ennek hatására erős csillagszél és koronakitörés-plazma söpör végig a bolygóközi
térben, amelynek nyomása
magával ragadhatja és nagy
távolságra sodorhatja a kis méretű porrészecskéket.

A fentiek magyarázatat adnak arra, hogy távol a Naptól, a hideg környezetben formálódó jeges-poros üstökösmag-csírák (kometezimálok) hogyan szennyeződhettek a
Nap közelében képződött porral. Természetesen a külső Naprendszerben is volt por,
amire különböző gázok jegei rácementálódtak, de az a külső por inkább hasonlított az eredeti csillagközi porra, amely a Naprendszer
kialakulása előtt is megvolt már. Ennek megfelelően az üstökösmagok
poranyaga a Naprendszer két különböző térségéből származik: a belső és
külső régiókból egyaránt, miközben a mag tömegének jéganyaga a külső hideg
zónákból ered.

Egy porszemcse lefékeződési nyoma a Stardust aerogélből álló porcsapdájában. A
mintegy  6 km/s sebességgel becsapódó
porszemcsék kb. 10 mm-es úthosszon lefékeződnek, miközben az útjuk mentén jellegzetes csatorát hoznak létre, melynek falába beágyazódnak az 1-10 mikron méretű szemcsék (kép: Marty és munkatársai).

Azt
eddig is feltételezték (és ezt más csillagok körül kialakulófélben lévő
bolygórendszerek megfigyelései is mutatják), hogy a központi csillag
megtisztítja, kisöpri a poranyagot, de ami új és meglepő a Stardust
pormintáinak elemzésében az az, hogy a folyamat az ősi
Naprendszerben nagyon erős volt és nagyon rövid idő alatt végbement.
Előbbit az mutatja, hogy a belső porból 20-40 csillagászati egység távolságra olyan sok kijutott, hogy a későbbi üstökösmagok tömegének akár 10%-át is kiteheti a bentről származó anyag. A folyamat gyorsaságát pedig az jelzi, hogy a számítások szerint kb. 1 millió év alatt lejátszódott az egész porkifújás, márpedig a 4,6 milliárd éves Naprendszer fejlődésében ez olyan rövid idő, mint pl. négy nap egy 50 éves ember életében.

Források:

• Universe Today 2008. január 7.
• Lawrence Livermore Nemzeti Laboratórium sajtóközlemény
• Marty, B. és munkatársai, Science, 2008. január 4.

Kapcsolódó témák:

• 
  NASA Discovery Űrprogram
• 
  A Stardust űrprogram (NASA/JPL)
• A Stardust első képei
• Üstökösrobbantás nyomában: új célpontot kapott a Stardust-szonda
• Mennyire tiszta egy üstökös?
• Gyorsan születő bolygók

Hozzászólás

hozzászólás