Kredit gambar: WUSTL
Ann Nguyen memilih proyek yang berisiko untuk studi pascasarjana di Universitas Washington di St. Louis. Sebuah tim universitas telah menyaring 100.000 butir dari meteorit untuk mencari jenis debu bintang tertentu? tanpa keberhasilan.
Pada tahun 2000, Nguyen memutuskan untuk mencoba lagi. Sekitar 59.000 butir kemudian, keputusannya yang berani terbayar. Dalam edisi 5 Maret Science, Nguyen dan penasihatnya, Ernst K. Zinner, Ph.D., profesor riset fisika dan ilmu bumi dan planet, baik dalam Seni & Sains, menggambarkan sembilan bintik stardust silikat? butiran silikat presolar? dari salah satu meteorit paling primitif yang dikenal.
"Menemukan silikat presolar dalam meteorit memberi tahu kita bahwa tata surya terbentuk dari gas dan debu, beberapa di antaranya tidak pernah menjadi sangat panas, bukan dari nebula matahari yang panas," kata Zinner. "Menganalisis butiran tersebut memberikan informasi tentang sumber bintang mereka, proses nuklir di bintang, dan komposisi fisik dan kimia atmosfer bintang."
Pada tahun 1987, Zinner dan rekannya di Washington University dan sekelompok ilmuwan di University of Chicago menemukan debu bintang pertama dalam meteorit. Butir-butir presolar adalah bintik-bintik berlian dan silikon karbida. Meskipun jenis lain sejak itu ditemukan dalam meteorit, tidak ada yang terbuat dari silikat, senyawa silikon, oksigen dan unsur-unsur lain seperti magnesium dan besi.
"Ini adalah sebuah misteri karena kita tahu, dari spektrum astronomi, bahwa butiran silikat tampaknya merupakan jenis biji-bijian kaya oksigen paling banyak yang dibuat bintang," kata Nguyen. "Tetapi sampai sekarang, butiran presolar silikat telah diisolasi hanya dari sampel partikel debu antarplanet dari komet."
Tata surya kita terbentuk dari awan gas dan debu yang dimuntahkan ke ruang angkasa dengan meledakkan raksasa merah dan supernova. Sebagian dari debu ini membentuk asteroid, dan meteorit adalah serpihan yang menghantam asteroid. Sebagian besar partikel dalam meteorit mirip satu sama lain karena debu dari bintang yang berbeda menjadi homogen di neraka yang membentuk tata surya. Sampel murni dari beberapa bintang terperangkap jauh di dalam beberapa meteorit. Butir-butir yang kaya oksigen dapat dikenali dari rasio isotop oksigennya yang tidak biasa.
Nguyen, seorang mahasiswa pascasarjana di ilmu bumi dan planet, menganalisis sekitar 59.000 butir dari Acfer 094, sebuah meteorit yang ditemukan di Sahara pada tahun 1990. Dia memisahkan butiran dalam air alih-alih dengan bahan kimia keras, yang dapat menghancurkan silikat. Dia juga menggunakan jenis baru penyelidikan ion yang disebut NanoSIMS (Secondary Ion Mass Spectrometer), yang dapat menyelesaikan objek yang lebih kecil dari mikrometer (sepersejuta meter).
Zinner dan Frank Stadermann, Ph.D., ilmuwan peneliti senior di Laboratorium Ilmu Antariksa di universitas, membantu merancang dan menguji NanoSIMS, yang dibuat oleh CAMECA di Paris. Dengan biaya $ 2 juta, Universitas Washington mengakuisisi instrumen pertama di dunia pada tahun 2001.
Probe ion mengarahkan seberkas ion ke satu titik pada sampel. Sinar melepaskan beberapa atom sampel sendiri, beberapa di antaranya menjadi terionisasi. Balok ion sekunder ini memasuki spektrometer massa yang diatur untuk mendeteksi isotop tertentu. Dengan demikian, probe ion dapat mengidentifikasi butiran yang memiliki proporsi isotop yang tinggi atau rendah.
Tidak seperti probe ion lainnya, NanoSIMS dapat mendeteksi lima isotop berbeda secara bersamaan. Balok juga dapat bergerak secara otomatis dari satu tempat ke tempat lain sehingga ratusan atau ribuan butir dapat dianalisis dalam satu pengaturan eksperimental. "NanoSIMS sangat penting untuk penemuan ini," kata Zinner. “Butiran silikat presolar ini sangat kecil? hanya sebagian kecil dari mikrometer. Resolusi spasial tinggi dan sensitivitas tinggi instrumen memungkinkan pengukuran ini. "
Menggunakan berkas ion cesium primer, Nguyen dengan susah payah mengukur jumlah tiga isotop oksigen? 16O, 17O dan 18O? di setiap butir yang dia pelajari. Sembilan butir, dengan diameter mulai 0,1 hingga 0,5 mikrometer, memiliki rasio isotop oksigen yang tidak biasa dan sangat diperkaya dalam silikon. Butiran silikat presolar ini terbagi menjadi empat kelompok. Lima butir diperkaya pada tahun 17O dan sedikit habis pada tahun 18O, menunjukkan bahwa pencampuran yang dalam pada bintang-bintang cabang raksasa merah atau asimptotik bertanggung jawab atas komposisi oksigen isotopiknya.
Satu butir sangat habis pada 18O dan karena itu kemungkinan diproduksi dalam bintang bermassa rendah ketika bahan permukaan turun ke daerah yang cukup panas untuk mendukung reaksi nuklir. Yang lain diperkaya pada 16O, yang merupakan ciri khas butiran dari bintang yang mengandung lebih sedikit unsur lebih berat daripada helium daripada matahari kita. Dua butir terakhir diperkaya dalam 17O dan 18O dan bisa jadi berasal dari supernova atau bintang yang lebih diperkaya dalam elemen yang lebih berat daripada helium dibandingkan dengan matahari kita.
Dengan memperoleh spektrum sinar-X dispersif energi, Nguyen menentukan kemungkinan komposisi kimia dari enam butir presolar. Tampaknya ada dua olivin dan dua piroksen, yang kebanyakan mengandung oksigen, magnesium, besi dan silikon tetapi dalam rasio yang berbeda. Yang kelima adalah silikat yang kaya aluminium, dan yang keenam diperkaya dengan oksigen dan besi dan bisa berupa kaca dengan logam tertanam dan sulfida.
Yang dominan dari biji-bijian yang kaya zat besi mengejutkan, Nguyen mengatakan, karena spektrum astronomi telah mendeteksi lebih banyak biji-bijian yang kaya magnesium daripada biji-bijian yang kaya zat besi di atmosfer sekitar bintang. "Bisa jadi besi dimasukkan ke dalam butir ini ketika tata surya sedang terbentuk," jelasnya.
Informasi terperinci tentang stardust ini membuktikan bahwa ilmu ruang dapat dilakukan di laboratorium, kata Zinner. "Menganalisis bintik-bintik kecil ini dapat memberi kita informasi, seperti rasio isotop terperinci, yang tidak dapat diperoleh dengan teknik tradisional astronomi," tambahnya.
Nguyen sekarang berencana untuk melihat rasio isotop silikon dan magnesium dalam sembilan butir. Dia juga ingin menganalisis jenis meteorit lainnya. "Acfer 094 adalah salah satu meteorit paling primitif yang telah ditemukan," katanya. “Jadi kita akan berharap itu memiliki kelimpahan terbesar dari biji-bijian presolar. Dengan melihat meteorit yang telah mengalami lebih banyak pemrosesan, kita dapat belajar lebih banyak tentang peristiwa yang dapat menghancurkan biji-bijian itu. ”
Sumber Asli: Rilis Berita WUSTL
