En vacker illustration av Widmanstatten -mönstret, vilket är karakteristiskt för järnmeteoriter. Kredit:Peng Ni.
Nytt arbete ledd av Carnegies Peng Ni och Anat Shahar avslöjar nya detaljer om vårt solsystems äldsta planetariska objekt, som gick sönder i kollisioner för länge sedan för att bilda järnrika meteoriter. Deras resultat avslöjar att de distinkta kemiska signaturerna för dessa meteoriter kan förklaras av processen för kärnkristallisering i deras moderkroppar, fördjupa vår förståelse för den geokemi som förekommer i solsystemets ungdom. De publiceras av Naturgeovetenskap .
Många av de meteoriter som sköt genom vår planets atmosfär och kraschade på dess yta var en gång en del av större föremål som bröts upp någon gång i vårt solsystems historia. Likheten mellan deras kemiska sammansättning säger för forskare att de har sitt ursprung som en del av vanliga föräldrakroppar, även om de kom hit med flera hundra år ifrån varandra och på vitt skilda platser.
Att dechiffrera de geologiska processerna som formade dessa föräldrakroppar kan lära oss mer om vårt solsystems historia och jordens uppväxtår. För att verkligen förstå vad som gör vår planet kapabel att upprätthålla liv, och att leta efter beboeliga världar någon annanstans, det är avgörande att förstå dess inre - förr och nu.
"Som vårt solsystems steniga planeter, dessa planetesimaler samlades från skivan av damm och gas som omgav vår sol i sin ungdom, " förklarade huvudförfattaren Ni. "Och som på jorden, så småningom, det tätaste materialet sjönk mot mitten, bildar distinkta lager."
Järnmeteoriter ansågs vara resterna av kärnorna i deras gamla, sönderdelade föräldrakroppar.
"En historia av hur deras lager differentierade finns registrerad i deras kemiska sammansättning, om vi kan läsa det, sa Shahar.
En bakåtspridd elektronbild som visar en av produkterna från Chabots labb vid APL:s mimik av kärnkristalliseringsprocessen. Flytande metall är till höger och solid metall är till vänster. Upphovsman:Nancy Chabot och Peng Ni.
Det finns fyra stabila isotoper av järn. (Varje element innehåller ett unikt antal protoner, men dess isotoper har olika antal neutroner.) Det betyder att varje järnisotop har en något annorlunda massa än de andra. Som ett resultat, vissa isotoper föredras av vissa kemiska reaktioner - som, i tur och ordning, påverkar andelen av den isotopen i reaktionens slutprodukter.
Spåren av denna favoritism kan hittas i stenprover och kan hjälpa till att belysa de processer som skapade dessa meteoritföräldrakroppar.
Tidigare forskning om förhållandena mellan järnisotoper i järnmeteoriter ledde till en förbryllande observation:jämfört med råvaran från vilken deras förälderkroppar byggdes, de är berikade med tunga isotoper av järn.
Tillsammans med Nancy Chabot och Caillin Ryan från Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Ni och Shahar bestämde att denna anrikning helt och hållet kan förklaras av kristalliseringen av ett överordnat objekts kärna.
Forskarna använder labbbaserad mimik för att simulera temperaturerna för kärnkristallisation i föräldrakroppar av järnmeteoriter. Sofistikerade modeller av kristallisationsprocessen inklusive andra elementära koncentrationer - till exempel, av guld och iridium, liksom isotoper av järn - bekräftade deras fynd.
"Denna förbättrade förståelse av kärnkristallisering lägger till vår kunskap om vårt solsystems formativa period, " avslutade Ni.
