Gambar GEMS dalam partikel debu antarplanet. Kredit gambar: NASA Klik untuk memperbesar
Untuk pertama kalinya, tim ilmuwan Prancis mampu mereproduksi struktur GEMS eksotis di laboratorium. Hasil percobaan mereka akan segera diterbitkan dalam Astronomi & Astrofisika. GEMS (kaca dengan logam tertanam dan sulfida) adalah komponen utama dari debu antarplanet primitif. Untuk memahami asal-usulnya adalah salah satu tujuan utama sains planet, dan terutama misi Stardust yang baru-baru ini berhasil.
Dalam edisi mendatang, Astronomi & Astrofisika menghadirkan hasil laboratorium baru yang memberikan beberapa petunjuk penting tentang kemungkinan asal-usul biji-bijian mineral eksotis dalam debu antarplanet. Mempelajari butiran antarplanet saat ini menjadi topik hangat dalam kerangka misi NASA Stardust, yang baru-baru ini membawa kembali beberapa sampel butiran ini. Mereka adalah salah satu bahan paling primitif yang pernah dikumpulkan. Studi mereka akan mengarah pada pemahaman yang lebih baik tentang pembentukan dan evolusi Tata Surya kita.
Melalui eksperimen laboratorium khusus yang bertujuan mensimulasikan kemungkinan evolusi bahan kosmik di ruang angkasa, C. Davoisne dan rekan-rekannya menjelajahi asal-usul apa yang disebut GEMS (kaca dengan logam tertanam dan sulfida). GEMS adalah komponen utama dari partikel debu antarplanet primitif (IDPs). Mereka beberapa 100 nm dalam ukuran dan terdiri dari kaca silikat yang meliputi butiran kecil, bulat dari besi / nikel dan logam sulfida. Sebagian kecil dari GEMS (kurang dari 5%) memiliki komposisi presolar dan karenanya dapat memiliki asal antarbintang. Sisanya memiliki komposisi matahari dan mungkin telah dibentuk atau diproses di Tata Surya awal. Komposisi yang bervariasi dari GEMS menyulitkan untuk mencapai konsensus mengenai asal dan proses pembentukannya.
Tim pertama kali mempostulatkan bahwa prekursor GEMS berasal dari medium antarbintang dan secara progresif dipanaskan di nebula protosolar. Untuk menguji validitas hipotesis ini, sebuah proyek eksperimental bersama yang melibatkan dua laboratorium Perancis, Laboratoire de Structure et Propri? De l? Etat Solide (LSPES) di Lille dan Institut d? Astrophysique Spatiale (IAS) di Orsay, adalah mendirikan. Z. Djouadi, di IAS, memanaskan berbagai sampel amorf olivin ((Mg, Fe) 2SiO4) di bawah vakum tinggi dan pada suhu mulai dari 500 hingga 750? C. Setelah pemanasan, sampel menunjukkan struktur mikro yang sangat mirip dengan GEMS, dengan nanograins besi bundar yang terlihat tertanam dalam gelas silikat.
Ini adalah pertama kalinya struktur mirip GEMS direproduksi oleh eksperimen laboratorium. Di sana, mereka menunjukkan bahwa komponen oksida besi (FeO) dari silikat amorf telah mengalami reaksi kimia yang dikenal sebagai reduksi, di mana besi memperoleh elektron dan melepaskan oksigennya, untuk mengendap dalam bentuk logam. Karena komponen GEMS di IDPs biasanya terkait erat dengan materi yang mengandung karbon, reaksi FeO + C -> Fe + CO akan menjadi sumber dari nanograins besi metalik pada IDP ini. Kondisi seperti itu mungkin telah dijumpai pada nebula matahari primitif. Reaksi ini telah dikenal selama berabad-abad oleh ahli metalurgi, tetapi orisinalitas pendekatan LSPES / IAS adalah penerapan konsep ilmu material ke lingkungan astrofisika ekstrim.
Selain itu, para ilmuwan menemukan bahwa, dalam sampel yang dipanaskan, praktis tidak ada besi yang tersisa dalam gelas silikat, karena semua besi telah bermigrasi ke butiran logam. Dengan demikian tim dapat menjelaskan mengapa debu yang diamati di sekitar bintang yang berevolusi dan dalam komet terutama terdiri dari silikat kaya magnesium di mana zat besi tampaknya kurang. Memang, besi dalam spherules logam menjadi sama sekali tidak terdeteksi oleh teknik spektroskopi jarak jauh yang biasa. Karenanya karya ini dapat memberikan wawasan penting dan baru tentang komposisi butir antarbintang juga.
Tim menunjukkan bahwa GEMS dapat terbentuk melalui proses pemanasan spesifik yang akan memengaruhi butiran dari berbagai asal. Prosesnya mungkin sangat umum dan dapat terjadi baik di Tata Surya maupun di sekitar bintang lain. Dengan demikian GEMS dapat memiliki asal yang beragam. Para ilmuwan sekarang dengan sabar menunggu analisis biji-bijian yang dikumpulkan oleh Stardust untuk mengetahui dengan pasti bahwa beberapa GEMS benar-benar berasal dari medium antarbintang.
Sumber Asli: Siaran Berita A&A
