Bir dilim kondrit göktaşı. Kredi: Nicole Nie’nin izniyle
Meteoritler, Dünya’yı ve Güneşimizin etrafında dönen diğer gezegenleri oluşturan yapı taşlarının kalıntılarıdır. Carnegie’nin Nicole Nie tarafından yönetilen ve yayınlanan izotopik yapılarının son analizi Bilim Gelişmeleri Güneş Sistemimizin ve ana gezegenimizin jeokimyasal evrimi hakkında uzun süredir devam eden bir tartışmayı çözüyor.
Gençliklerinde yıldızlar, dönen bir gaz ve toz diski ile çevrilidir. Zamanla, bu malzemeler gezegenler de dahil olmak üzere daha büyük gövdeler oluşturmak için bir araya gelir. Bu nesnelerden bazıları, uzaydaki çarpışmalar nedeniyle parçalanır ve bunların kalıntıları bazen Dünya’nın atmosferine meteorlar olarak fırlar.
Nie ve Carnegie’den Anat Shahar gibi araştırmacılar, bir göktaşının kimyasını ve mineralojisini inceleyerek, Güneş Sistemi’nin çalkantılı ilk yıllarında bu malzemelerin maruz kaldığı koşullar hakkında ayrıntıları ortaya çıkarabilir. Özellikle ilgi çekici olan, orta derecede uçucu olarak adlandırılan elementlerin, Dünya’da ve meteoritik örneklerde, Güneş’in bileşimi tarafından temsil edilen ortalama Güneş Sistemi’nden neden daha fazla tükendiğidir. Nispeten düşük kaynama noktaları, kolayca buharlaştıkları anlamına geldiği için adlandırılırlar.
Isıtma ve soğutma periyotlarının, meteorlardan uçucu maddelerin buharlaşmasına neden olduğu uzun zamandır teori haline getirildi. Nie ve ekibi, kayıp uçucular durumunda tamamen farklı bir olgunun suçlu olduğunu gösterdi.
Sanatçının genç bir yıldızı çevreleyen bir malzeme diski anlayışı. Kredi: Robin Dienel, Carnegie Bilim Enstitüsü’nün izniyle
Gizemi çözmek, genç Güneş’i çevreleyen orijinal malzeme diskinin bir parçası olan, kondrül adı verilen kristal damlacıklar içeren karbonlu kondritler olarak adlandırılan özellikle ilkel bir göktaşı sınıfını incelemeyi içeriyordu. Antik kökenleri nedeniyle bu boncuklar, Güneş Sistemi’nin jeokimyasal tarihini ortaya çıkarmak için mükemmel bir laboratuvardır.
Nie, “Bu uçucu elementlerin kondrüllerden sıyrıldığı koşulları anlamak, Güneş Sistemi’nin gençliğinde ve o zamandan beri maruz kaldıkları koşulları öğrenmek için geriye doğru çalışmamıza yardımcı olabilir” dedi.
O ve ortak yazarları, orta derecede uçucu iki element olan potasyum ve rubidyumun izotopik değişkenliğini araştırmak için yola çıktılar. Araştırma ekibi, Shahar ve The New York’tan meslektaşlarını içeriyordu. Chicago ÜniversitesiNie, Carnegie’ye katılmadan önce yüksek lisans öğrencisiydi – Timo Hopp, Justin Y. Hu, Zhe J. Zhang ve Nicolas Dauphas’ın yanı sıra Xin-Yang Chen ve Fang-Zhen Teng. Washington Üniversitesi Seattle.
Her element benzersiz sayıda proton içerir, ancak izotopları değişen sayıda nötron içerir. Bu, her izotopun diğerlerinden biraz farklı bir kütleye sahip olduğu anlamına gelir. Sonuç olarak, kimyasal reaksiyonlar izotoplar arasında ayrım yapar ve bu da o izotopun reaksiyonun son ürünlerindeki oranını etkiler.
Nie, “Bu, kondrüllerin yaşadığı farklı kimyasal işlemlerin izotopik bileşimlerinde belirgin olacağı anlamına geliyor, bu da hassas aletler kullanarak araştırabileceğimiz bir şey” diye ekledi.
Çalışmaları, araştırmacıların, yaşamları boyunca kondrüllerin uçucu maddelerini nasıl ve ne zaman kaybettikleri konusundaki tartışmayı çözmelerini sağladı. Nie ve ekibi tarafından açıklanan izotopik kayıt, uçucu maddelerin, genç Güneş’i çevreleyen malzemeden geçen büyük şok dalgalarının bir sonucu olarak sıyrıldığını ve muhtemelen tozun erimesine neden olan kondrülleri oluşturduğunu gösteriyor. Bu tür olaylar, yerçekimi dengesizliği veya bulutsu gazda hareket eden daha büyük bebek gezegenler tarafından oluşturulabilir.
Nie, “Bulgularımız, Güneş Sistemimizin gençliği ve kendi gezegenimiz de dahil olmak üzere gezegenlerin jeokimyasını şekillendiren olaylar hakkında yeni bilgiler sunuyor.”
Carnegie Earth ve Planets Laboratuvarı Direktörü Richard Carlson, “Şok dalgalarının gezegenlerin doğduğu materyali değiştirdiğinin ortaya çıkması, Dünya bilimi için de önemli etkilere sahip” diye ekledi. “Bir gezegen bizimki kadar büyüdüğünde, yerçekimi yeterlidir ve uçucu elementlerin çoğunu kaybetmek çok zor hale gelir. Orta derecede uçucu elementlerin gezegensel yapı taşlarından sıyrıldığını bilmek, Dünya’nın jeokimyasal evrimi hakkındaki temel soruları yanıtlıyor.
Referans: Nicole X. Nie, Xin-Yang Chen, Timo Hopp, Justin Y. Hu, Zhe J. Zhang, Fang-Zhen Teng, Anat Shahar ve “Karbonlu meteorların K ve Rb izotopik bileşimleri üzerindeki kondrül oluşumunun izi” Nicolas Dauphas, 1 Aralık 2021, Bilim Gelişmeleri.
DOI: 10.1126/sciadv.abl3929
Bu çalışma desteklenmiştir. NASA, bir Carnegie doktora sonrası bursu ve bir Carnegie Postdoc × Postdoc tohum hibesi.