Mikrometeoritai atskleidžia nežinomo asteroido paslaptį

Įsivaizduokite naktį, kai sniegas krinta toks smulkus, kad po kojomis nieko nebejaučiate. Dabar įsivaizduokite, kad tas sniegas yra stiklas, milijardinės metro dalies skersmens, ir kiekviena kruopelė prasidėjo kaip asteroidas, skriejantis aplink Saulę. Kiekvienais metais mūsų planeta surenka tūkstančius tonų šio nematomo lietaus. Dauguma jo lieka nepastebėti. Tačiau kai kuriuose tų stiklo karoliukuose yra cheminiai žymenys, nurodantys į asteroidą, kurio mėginių niekada nesurinkome ir kurio retai net įtarėme.

Mikrometeoritai yra smulkūs ir gausūs. Jie atkeliauja kaip dulkės, kurias palieka kometos ir asteroidai, įeidami į atmosferą įkaista ir vėl suformuoja stiklines sferas. Dešimtmečius mokslininkai naudojo šias daleles kaip pigų ir produktyvų būdą perskaityti medžiaginį artimos Žemės erdvės inventorių. Dabar kruopštus keistų mikrometeoritų peržiūrėjimas atskleidė stulbinantį rezultatą: didelė dalis Žemę pasiekančių dulkių, regis, kilusi iš tėvinio kūno, neatitinkančio jokio žinomo meteoritų tipo mūsų kolekcijose.

Užuominos, įrašytos mikroskopinėse sferose

Antarkties ekspedicijų ir mikrometeoritų kolekcijose ilgą laiką buvo egzempliorių, kurie atsispiria paprastai klasifikacijai. Kai kurie iš šių sferulių pasižymi neįprastai sunkiais deguonies izotopais; kitose matyti mineralinės tekstūros, kur olivinas susikaupė vienoje pusėje atmosferos lėtėjimo metu. Atskirai šios keistenybės buvo įdomios. Kartu jos pradėjo atrodyti kaip raštas.

Mokslininkai, vadovaujami Matthias Van Ginneken iš Kento universiteto, sujungė šiuos užuominas. Jie ištirto dvi anomalines grupes ir rado ryškų sutapimą. Kombinuotos savybės nurodė į vieną neįprastą šaltinį. Naują grupę praminė SCumPo, trumpiniu nuo sieros turtingų kumulatinių olivino sferulių.

Kiekvienais metais į Žemę nukrinta tūkstančiai tonų kosminių dulkių, kaip šiame paveikslėlyje pavaizduotas mikrometeoritas.

SCumPo dalelės yra keistos keliais aspektais. Jos beveik neturi magnetito, mineralo, kuris dažnai susidaro, kai geležis oksiduojasi įeidama į atmosferą. Jos neįprastai turtingos sieros. Ir jų deguonies izotopų santykiai yra sunkesni nei daugumos žinomų asteroidų. Kartu šios užuominos rodo, kad tėvinis kūnas turėjo redukuojančią aplinką ir buvo gausus lakiųjų elementų, galbūt anglies turinčio pobūdžio. Komanda pastebi panašumų su retomis CY hondritomis, tačiau atitikimas nėra tikslus.

Artimoje Žemės erdvėje yra dešimtys tūkstančių asteroidų.

Kaip mokslininkai išnarpliojo bylą?

Jie sujungė kelias technikas. Didelės raiškos elektroninė mikroskopija atskleidė vidines tekstūras ir mineralų pasiskirstymą. Izotopinė masių spektrometrija išmatuodavo deguonies santykius, kurie veikia kaip formavimosi ir pakeitimo istorijos pirštų atspaudai. Kompiuterinės atmosferos įėjimo simuliacijos padėjo apskaičiuoti įėjimo greičius ir trajektorijas, rodydamos greitesnį nusileidimą nei tipiški pagrindinio juostos grūdeliai. Greitesnis įėjimas reiškia artimo Žemės kilmę, o ne daleles, kilusias iš pagrindinio asteroidų juostos tarp Marso ir Jupiterio.

Skenuojančio elektronų mikroskopo vaizdas SCumPo mikrometeorito.

Lėtai išryškėjo vaizdas. Tėvinis kūnas tikėtina buvo paveiktas vandens, turėjo sunkių deguonies izotopų ženklų, buvo turtingas sieros ir pasižymėjo redukuojančia chemija, dėl kurios neliko daug magnetito. Šios savybės yra neįprastos tarp Žemėje kataloguotų meteoritų. Vis dėlto simuliacijos ir gausos įverčiai rodo, kad net iki 10 procentų mikrometeoritų registro galėtų kilti iš šio vieno šaltinio arba šaltinių šeimos.

Tokia dalis nėra menka. Jei tai bus patvirtinta, reikštų, kad reikšminga masės dalis, kasmet atkeliaujanti iš kosmoso, yra nepakankamai atspindėta meteoritų egzemplioriuose, kuriuos saugome muziejuose. Kitaip tariant: mūsų atsitiktinis saulės sistemos mėginys praleidžia svarbią kaimynystę.

Ką tai reiškia asteroidų moksle

Mes negalime aplankyti kiekvieno akmens kosmose. Mėginių pargabenimo misijos yra brangios ir retos. Dulkės, priešingai, nuolat krinta į Žemę ir jas santykinai nebrangu surinkti ir analizuoti. Rasti artimą Žemės asteroidą, kuris barstė dulkes į Žemę daugiau nei milijoną metų, atveria naujas mokslines galimybes. Tai suteikia pakaitą asteroido chemijos ir istorijos tyrimui be misijos logistinių reikalavimų.

Yra ir praktinė pusė. Artimų Žemės objektų kataloguose dabar yra daugiau nei 40 000 kūnų. Simuliacijos rodo, kad SCumPo gaminantis šaltinis jau gali būti tarp kataloguotų. Jį identifikuoti reikėtų tikslingų stebėjimų arba, idealiu atveju, pargabento mėginio. Iki tol mikrometeoritai lieka archyvu.

Be to, atradimas parodo, kiek daug mūsų mikrometeoritų registras liko neištirtas. Kolekcijos iš poliarinio ledo ir giliavandeninių nuosėdų saugo dešimtis tūkstančių dalelių, kurios buvo tik iš dalies ištirtos. Giliai juose gali slėptis kiti „trūkstami“ tėviniai kūnai, kiekvienas pasakodamas skirtingą istoriją apie vandenį, anglies turinį ir ankstyvosios Saulės sistemos cheminių procesų dinamiką.

Eksperto įžvalga

„Dulkės yra stebėtinai demokratiškas archyvas“, sako dr. Aisha Patel, planetų mokslo specialistė Jet Propulsion Laboratory. „Kiekviena kruopelė neša sutrumpintą savo tėvinio kūno istoriją: temperatūrą, oksidacijos būseną, lakiųjų medžiagų kiekį. Jums nereikia leistis ant asteroido, kad sužinotumėte jo paslaptis. Reikia kantrybės, aštrių instrumentų ir vaizduotės.“

Patel priduria: „Jei pavyks susieti SCumPo su žinomu artimo Žemės objektu, tai bus pergalė žemės pagrindu atliekamoms apžvalgoms ir laboratorinei kosmokemijai. Jei ne, tai priminimas, kad net artima erdvė vis dar slepia netikėtumų.“

Plačios pasekmės ir tolesni žingsniai

Planetų mokslininkams atradimas peržiūri prioritetus. Ar verta labiau investuoti į dideles, ambicingas mėginių pargabenimo misijas, ar plėsti pasaulines mikrometeoritų programas, pasinaudojant Antarktida, giliavandeninėmis nuosėdomis ir miesto dulkių rinkėjais? Atsakymas yra abu. Dalelių analizė gali nurodyti misijų taikinius; misijos gali patvirtinti dalelių analizės išvadas. Kiekvienas požiūris padidina kito vertę.

Techniniu požiūriu izotopinių santykių masių spektrometrijos, nanoskalės vaizdavimo ir skaičiavimo modeliavimo tolesni patobulinimai pagerins identifikacijas. Orbitalinės dinamikos kryžminimas su laboratoriniais „pirštų atspaudais“ gali leisti mokslininkams vis užtikrinčiau priskirti mikrometeoritus kandidatiniams tėviniams kūnams.

Pasekmės liečia ir planetų gynybą bei išteklių vertinimą. Žinodami, kurie asteroidų tipai dominuoja artimos Žemės dulkėse, galime patobulinti modelius dėl paviršiaus sudėties, lakiųjų atsargų ir netgi tikimybės ateityje susidurti su ištekliais turtingais objektais.

Išvada

Iš pirmo žvilgsnio kuklus mikrometeoritas tampa galingu vietinės kosminės aplinkos aiškintoju. Įrodymai apie „trūkstamą“ tėvinį asteroidą, kuris tyliai barstė Žemę amžius, primena, kad Saulės sistema yra įvairesnė nei rodo mūsų atrinktos meteoritų kolekcijos. Mokslas retai žengia pirmyn vien tik per staigmenas; jis progresuoja pastebėdamas modelius, kurie anksčiau buvo laikomi triukšmu. Šios stiklinės sferos, nematomos įprastam žvilgsniui, gali perrašyti mažą, bet svarbią skyrių mūsų supratime apie artimos Žemės asteroidus ir medžiagas, kurias jie atneša į mūsų planetą.