En elektronmikrofotografi av en interplanetär dammpartikel av troligt kometursprung. Kredit:Hope Ishii
Solsystemet som vi känner det bildades för cirka 4,6 miljarder år sedan när fält av interstellärt stoft som kretsade runt solen samlades till planeter och mindre objekt. Presolära dammpartiklar finns inte längre i det inre solsystemet, eftersom de förstördes för länge sedan, reformerad, och återaggregeras i flera faser. Med tanke på en så lång tidsperiod, astronomer kan bara dra slutsatser om dess sammansättning och de processer som ledde till solsystemets nuvarande konfiguration, att ta fram avancerade instrument på jorden, i omloppsbana, och i rymden för att samla bevis.
Presolar damm distribueras av kometer i hela solsystemet, och markbaserad analys av kometkoma har visat att detta damm innehåller så kallade GEMS, en akronym för glas med inbäddad metall och sulfider, tros vara kolfri. Och vissa har isotopiskt anomala a-silikatkomponenter som bara kunde ha sitt ursprung i andra stjärnor, vilket innebär att de omfattar bevarade prover av det interstellära mediet.
Nu, ett multiinstitutionellt samarbete av forskare har publicerat en studie som drar flera slutsatser om naturen av presolar damm baserat på dessa observationer, samt data som samlats in från Cosmic Dust Analyzer (CDA) ombord på Cassini Saturn orbiter under dess tvådecenniumsuppdrag; i deras tidning, publiceras i Proceedings of the National Academy of Sciences , de presenterar en detaljerad beskrivning av presolar dammaggregation som passar de nya uppgifterna.
De börjar med att föreslå att GEMS bildades i det interstellära mediet via kornsönderdelning, amorfisering och erosion från supernovachocker, och upplevt efterföljande perioder av aggregering. "Med upprepad cykling in och ut ur kalla molekylära moln, manteldamm och eventuella aggregat förstördes och omvandlades upprepade gånger och successivt delvis. Cassini-uppdragsdata tyder på närvaron av järnmetall i samtida interstellärt damm, " skriver forskarna. De tror att bestrålning i det interstellära mediet gav tillräckligt med energi för att införliva små mängder metallatomer i de amorfa silikaterna som utgör dammet.
Efter kollapsen av det presolära molekylära molnet, dessa första generationens metallimpregnerade GEMS aggregerade med kristallina korn som troligen transporterades från den heta inre solnebulosan, skapa andra generationens aggregat, som sedan troligen införlivades i små, isiga kometkroppar. "Vi föreslår att den andra aggregationen inträffade i de yttre regionerna av det kollapsande molnet eller den unga protoplanetariska skivan efter silikatkondensation vid höga temperaturer, " de skriver.
Elementär karta över små glasiga korn (blå med gröna fläckar) inuti en interplanetär dammpartikel av komettyp. Kolhaltigt material (rött) håller samman dessa föremål. Denna bild samlades in från en tunn sektion av partikeln med användning av ett sveptransmissionselektronmikroskop. Kredit:Hope Ishii, University of Hawai'i (återgiven med tillstånd från PNAS )
Forskarna noterar att de komplexa organiska ämnena i de ismantlade kornen måste ha upplevt en miljö med hög strålning innan de införlivades i större kroppar, som kan ha resulterat från vertikal diffusion av damm över solsystemets mittplan.
Forskarna avslutar med att notera att deras bild är ofullständig, och mycket av datan är fortfarande ojämn – till exempel, Elementarsammansättningen av GEMS matchar ibland bara solelementsammansättningen kollektivt, uppvisar kemiska anomalier vid högre upplösning. Men de tror att de har tillhandahållit begränsningar för solsystemets utveckling och ansamlingen av presolar damm som kommer att informera framtida studier, observationer och modeller.
© 2018 Phys.org
