Üstököspor a laboratóriumban: hogyan keveredett a korai Naprendszer anyaga?

920

Japán és amerikai kutatók a NASA Stardust űrszondája által a 81P/Wild 2-üstökös közelében begyűjtött és a Földre hozott üstökös-poranyag laboratóriumi vizsgálatából kimutatták, hogy az oxigén 17-es és 18-as izotóp tartalma a szenes kondrit meteoritok, a fő kisbolygóövezet kisbolygói, sőt, a Nap oxigén összetételével egyezik meg. A laboratóriumi vizsgálatokat az amerikai Wisconsin Egyetem nagy érzékenységű ion-tömegspektrométerével (Wisconsin-SIMS) végezték, amely tulajdonképpen egy ion-mikroszonda. Ezzel a műszerrel kis tömegszámú elemek izotóp összetétetelét is nagy pontossággal meg lehet határozni és ebben a kategóriában a világon egyedülálló eszköz. A Wild 2 poranyagának 50 mintáját vizsgálták meg, ezekből négynek a részletes kristályszerkezetét is. A vizsgálatokat neves japán és amerikai kutatók végezték: a kísérletek vezetője Tomoki Nakamura, a japán Kyushu Egyetem bolygókutatási intézetének professzora, míg a vizsgálatokban a Wisconsin-i Egyetem kutatócsoportja is részt vett, benne Michael Zolenskivel, a NASA kozmikus anyagokat vizsgáló világhírű szakértőjével.

A Wild 2-üstökös pormintájában a gömb alakú szemcsék rövid ideig magas hőmérsékleten átalakult ásványi cseppek, kondrulák. A legnagyobbak átmérője mintegy 40 mikron, a legtöbbjük mintegy 10 mikronos (kép: Noriko Kita, Nakamura és munkatársai, NASA, Wisconsin Egyetem, Kyushu Egyetem).

A Stardust pormintában lévő gömböcskék, kondrulák magas hőmérsékleten alakultak ki, amikor a kristályos anyag rövid átmeneti időtartamra teljesen vagy részlegesen megolvadt. A folyamat többször is megismétlődhetett  az ősi Naprendszerben, és mindez bolygórendszerünk Naphoz közeli belső térségeiben történt. A Napéhoz, kisbolygókéhoz, valamint a kondrit meteoritokéhoz hasonló oxigén izotóp összetétel is ezt a kialakulási helyet és folyamatot támasztja alá. A Wild 2 pora leginkább a szenes kondritok I-es és II-es típusára hasonlit, továbbá a mintákban sok a kalcium-alumínium zárvány (CAI)  is, amelyek  együttesen a fő kisbolygóöv középső, illetve külső régióiban való kialakulásra utalnak. Ma úgy tudjuk, hogy az ekliptikai üstökösök zöme a Neptunuszon túli ún. transzneptun zónában alakult ki: őseik a Kuiper-objektumok, szórt korong objektumok, illetve ezeknek a Naphoz közelebbi pályára került leszármazottai, a kentaurok között találhatók. A Wild 2-üstökös poranyagának kondritos része tehát a fiatal bolygórendszerünk belső térségeiből történő anyagáramlással kerülhetett ki a külső Naprendszerbe és épült be az üstökösmagok, illetve azok őseinek anyagába.

A Nakamura és kollégái által a Stardust üstököspor mintában talált kondrulák, valamint az oxigén izotóparányok fiatal Naprendszer belső térségeiben való kialakulása alátámasztja a Nancay Egyetem ez évben közzétett, a Stardust minták hélium és neon izotópok (3He, 4He, 20Ne, 21Ne, 22Ne) elemzésére alapozott eredményeit. E szerint ugyanis a Stardust pormintáinak egy részében a He és Ne előfordulása hasonló az akondrit meteoritokéhoz. 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 interplanetáris plazmaáramlás és mágneses tér hatása alatt álltak.

Nakamura és munkatársai azonban megjegyik, hogy a kondrulák és az oxigén izotópok üstökösporban való előfordulására a fenti csak egy lehetséges magyarázat, még nem ismerjük teljes bizonyossággal az eredetüket. Hidrodinamikai modellszámítások egyelőre inkább cáfolják az erős keveredés lehetőségét a korai Naprendszerben. Emellett az is fontos tényező lehet, hogy a Wild 2 pormintái az üstökösmag felszínéről kerültek ki az üstökös kómájába, ahol a Stardust porcsapdái begyűjtötték a port, vagyis az üstökösmag felületére a hosszú vándorlás során akár bolygóközi szennyeződések is kerülhettek (bár ez nem túl valószínű). Utóbbinak az is ellentmond, hogy égi mechanikai számítások szerint a Wild 2 nemrég került beljebb a külső Naprendszerből a Jupiter üstököscsaládjába, vagyis egy "érintetlen", fiatal ekliptikai üstökösmagról van szó. Összességében tehát a Stardust analízisén alapuló következtetések nem járhatnak messze az igazságtól, ám az anyagkiáramlás részletei a korai Naprendszerben még nem ismertek eléggé.

A Stardust űrszonda a porgyűjtő kapszulával (bal oldalon a kúp alakú nyitható-zárható fedéllel). A Stardust nemcsak a Wild 2-üstökösporból gyűjtött pormintát, hanem a bolygóközi, valamint a Naprendszerbe bekerült csillagközi porból is (kép: NASA).

Ami a Stardust űrszonda küldetését illeti, emlékeztetünk rá, hogy a NASA Discovery Programja keretében a szonda 2004-ben a Jupiter üstököscsaládjához tartozó 81P/Wild 2 ekliptikai üstökös magját megközelítve pormintát gyűjtött be a kómából. A minta 2006-ban jutott vissza a Földre egy kapszulában. Az Apollo holdexpedíciók óta ez az első, űreszközzel a Földre hozott szilárd anyagminta, amit azóta a világ jól felszerelt laboratóriumaiban vizsgálnak. Eközben a Stardust új feladatot kapott: egy másik ekliptikai üstökös, a 9P/Tempel 1 felé vette útját, azzal a céllal, hogy a NASA Deep Impact űrkísérlete során az üstökösmag felszínén 2005-ben mesterségesen előidézett becsapódás kráterét megkeresse, illetve az üstökösmag eddig még nem látott felét feltérképezze.

Források:

Kapcsolódó anyagok:

Hozzászólás

hozzászólás