Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko, 31 Ocak 2015. Görsel: ESA/Rosetta/NAVCAM – CC BY-SA IGO 3.0
İyon ve nötr analiz için Rosetta yörünge spektrometresi (ROSINA) aleti, kuyruklu yıldız malzemesi bileşimi anlayışımızda devrim yaratmak için 67P kuyruklu yıldızının yörüngesinde dolaştı. Uydunun önemli bir bulgusu, bileşimini keşfetmekti. kuyruklu yıldız 67P/Churyumov-Gerasimenko. yılında yayınlanan yeni bir raporda Bilim GelişmeleriAhmed Mahjoub ve CalTech’teki Jet Tahrik Laboratuvarı, Colorado Uzay Bilimleri Enstitüsü ve İsviçre’deki Bern Üniversitesi’ndeki gezegen bilim adamlarından oluşan bir ekip, Eylül 2016’daki bir toz olayı sırasında buharlaşan toz parçacıklarını incelemek için ROSINA verilerini kullandı.
Bilim adamları, kuyruklu yıldızın yüzeyinde büyük organosülfür türlerinin tespit edildiğini bildirdi. Daha sonra, hidrojen sülfit içeren karışık buzların ışınlanmasıyla başlatılan kimyasal reaksiyonlardan bu malzemenin oluşumunu göstermek için laboratuvar simülasyonları gerçekleştirdiler. Sonuçlar, kuyruklu yıldız kükürt kimyasının önemini ve varlığının altını çizdi. ön hazırlık malzemeleri kullanarak diğer kuyruklu yıldızlar ve buzlu küçük cisimlerdeki organosülfür malzemelerinin tespitini kolaylaştırmak James Webb Uzay Teleskobu.
Bir kuyruklu yıldıza iniş
Rosetta misyonu kuyruklu yıldız 67P’yi ziyaret ettiğinde, uydu ortaya çıktı dikkate değer görüşler kuyruklu yıldızdaki çeşitli moleküllere. Araştırmacılar, bir uzaktan algılama aleti, görünür ve kızılötesi termal görüntüleme spektrometresi ve aşağıdakileri içeren bir dizi alet kullanarak organikleri tespit ettiler: ROSINA, Batlamyus ve kuyruklu yıldız örnekleme ve kompozisyon deneyi. ROSINA kullanılarak yapılan ölçümler, 67P kuyruklu yıldızının yarı uçucu fazlarının bileşimine ilişkin daha fazla içgörünün yanı sıra, kuyruklu yıldız malzemelerindeki karmaşık organik kimya hakkında önemli bilgiler sağladı.
Ölçümler algılamayı daha da ortaya çıkardı amonyum tuzları. Bu çalışmada Mahjoub ve meslektaşları, alet üzerinde artan toz etkisi olayı sırasında Rosetta sondası ve ROSINA’dan toplanan verileri tartıştılar. Verileri, kuyruklu yıldız 67P’nin toz taneciklerine gömülmüş düşük uçuculuğa sahip büyük organosülfür moleküllerinin varlığını ortaya çıkarmak için yorumladılar. Ekip, hidrojen sülfür varlığında veya yokluğunda basit buz karışımlarının ışınlanması nedeniyle kuyruklu yıldızda başlayan organik kimyanın laboratuvar içi simülasyonlarını tamamladı. Sonuçlar, çevrede kükürdün hakimiyetini ve kuyruklu yıldız malzemesi üzerindeki kükürt taşıyan türlerin olası bir buz kimyası kökenini gösterdi.
Toz olayı
Rosetta, kuyruklu yıldıza inmeden önce, görevinin son birkaç haftasında, pericenter irtifası kademeli olarak düşürülerek eliptik yörüngelerde uçtu. Eylül 2016’da uzay aracı kuyruklu yıldıza en yakın mesafesine ulaştı. Uzay sondasının bundan önce bir buz parçası veya toz tarafından vurulduğu ve bunun da uzayda yaklaşık 3 saat boyunca yüksek yoğunluklu gaz bulutlarının gözlemlenmesine yol açtığı varsayılmaktadır. enstrümanın yakınlığı.
Çalışma sırasında yapılan ölçümler, toz olayı öncesinde ve sonrasında çeşitli kükürt içeren moleküllerin bolluğunu gösterdi. Ekip, yaklaşık iki kat artan kükürt dioksit ile karşılaştırıldığında, daha yüksek uçuculukları nedeniyle olay sırasında önemli ölçüde artmayan türler olarak karbonil sülfit ve karbon disülfidi belirlemek için kütle spektrometresi ölçümleri gerçekleştirdi. Ekip ayrıca varlığını izledi yarı uçucu organo-kükürtlü moleküller 67P kuyruklu yıldızının yüzeyinde.
ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis)–DFMS (Double Focusing Mass Spectrometer) tarafından 5 Eylül 2016’daki toz olayı öncesinde ve sırasında, çekirdek yüzeyinin ~2 km yukarısında tespit edilen kükürt içeren türler. 17:xx, toz çarpmasından önce 17:15 ile 17:55 UTC (kütleye bağlı olarak) arasında yapılan ölçümleri ve 18:xx, toz çarpması sırasında (18:09 – 18:50) yapılan ölçümleri belirtir. (A) CnHmSl taşıyan türler, n = 0 ila 4; m = 0 ila 6, l = 1 ila 2. (B) CnHmOlS- ve CHnNS taşıyan türler, n = 0 ila 3; m = 0 ila 6, l = 1 ila 2. Türler, kütle/yük oranına (m/z) göre sıralanır, ancak buna göre boşluk bırakılmaz (x ekseni doğrusal değildir). Spektrum bozulduğu için SO için olay öncesi değer elde edilemedi. Bolluklar isteğe bağlı birimlerde (au) verilmiştir, ancak araçsal etkiler (kütleye bağlı hassasiyet) için düzeltilmiştir. Dikkat: Çarpma sırasında, kütle aralığını kaplamak için gereken 40 dakika boyunca koma arka plan yoğunlukları azaldı. Bu nedenle, daha yüksek kütleler, düşük kütlelere kıyasla hafife alınır. Kredi: Bilim Gelişmeleri (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adh0394
Laboratuvardaki simülasyonlar
Toz olayı sırasında elde edilen ROSINA-çift odaklamalı kütle spektrometresi (ROSINA-DFMS) verileri, kükürt kimyasının şimdiye kadar bilinenden veya Dünya’daki ölçümlerle varsayılandan daha karmaşık ve çeşitli olduğunu gösterdi. kuyruklu yıldızın bozulmamış koması. Mahjoub ve meslektaşları, bu sonucun hidrojen sülfit içeren buz kimyasından kaynaklandığını varsaydılar. Bunu laboratuvarda keşfetmek için ekip, moleküllerin varlığında veya yokluğunda buz karışımları üzerinde elektron ışınlama deneyleri gerçekleştirdi.
Deney düzeneği, ekibin gaz karışımları hazırlamak için bir gaz yoluyla bir helyum kriyostatının soğuk parmağına tutturulmuş altın bir substrat üzerine buzları yerleştirdiği yüksek vakumlu paslanmaz çelik bir oda içeriyordu. Kurulum, haznede bir elektron kazancı ve bir faraday kupası elektron ışını akımını izlemek için. Ekip, gelişen örnekleri bir Fourier dönüşümü kızılötesi spektrometre ile tespit etti. Diğer deneyler, buz filmlerindeki kimyayı ağırlıklı olarak etkilemek için yüksek konsantrasyonda reaktif kükürt taşıyan radikaller üretmek için benzer deneylerde kullanılan metanol ve su numunelerine kıyasla kurulumda hidrojen sülfidin hızlı ayrışmasını vurguladı.
Laboratuvar deneylerinde “kükürtlü” (mavi) ve “kükürtsüz” (kırmızı) ışınlanmış buz karışımlarından ayrıştırılan türlerin kütle spektrumlarının karşılaştırılması. Her iki spektrum da T = 275 K’de kaydedilmiştir ve her iki numune de benzer ışınlama dozları almıştır. m/z, kütle/yük oranı. Kredi: Bilim Gelişmeleri (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adh0394
Görünüm
Bu şekilde, Ahmed Mahjoub ve meslektaşları, küçük yıldızlararası buzlu taneler ve buzlu cisimlerdeki organik heteropolimerleri karakterize ettiler. Gözlemlenen türler için hidrojen sülfit buz kimyasının muhtemel olduğunu varsaydılar. Dağınık yıldızlararası ortamda organosülfür bileşikleri oluşturmak için başka yolların varlığını vurguladılar. güneş bulutsusu. Laboratuar içi simülasyonları kullanan bilim adamları, karbon, oksijen ve nitrojen bileşenleri içeren astrofiziksel buzların kükürt iyonu bombardımanı yoluyla kükürt içeren organik bileşiklerin oluşabileceğini gösterdiler.
“Kükürt içermeyen” tortu (kırmızı spektrum) ve “kükürt içeren” tortu numunelerinin (mavi spektrum) kızılötesi (IR) spektrumları arasındaki karşılaştırma. Her iki örnek de buz filmlerinin 10-keV elektron ışını ile 20 saat 50 K’de ışınlanmasıyla üretildi. Bu ışınlama süresi 2 x 1021 eV cm-2 toplam akıya eşdeğerdir. İlk buzlar CH3OH:NH3:H2S:H2O (3:3:3:1) (“kükürtlü”) ve CH3OH:NH3:H2O (3:3:1) (“kükürtsüz”)’den yapılmıştır. au, isteğe bağlı birimler. Kredi: Bilim Gelişmeleri (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adh0394
Bu çalışma sırasında dahil edilen James Webb Uzay Teleskobu, dünyanın daha iyi anlaşılmasını sağlayabilir. güneş sisteminin kimyasıiçermek kuyruklu yıldızlarVe asteroitler. Bu araç aynı zamanda araştırmacılara, güneş sisteminin oluşumunu ve evrimini anlamak için benzerlikleri veya farklılıklarının yanı sıra bu tür çeşitli yıldızlararası cisimlerin bileşimini ortaya çıkarmada yardımcı olabilir; kükürt kimyasının ilgi konusu olduğu yer. Sülfürün kaderi, kuyruklu yıldızların ve yıldızlararası buzlu cisimlerin evriminde kilit bir role sahiptir, ancak güneş sisteminin yapı taşlarındaki rolünün çoğu bilinmeye devam etmektedir. Bununla birlikte, element, bu tür buzlu küçük cisimlerin kökenini ve evrimini cevaplamak için umut verici bir kapasiteye sahiptir.
Daha fazla bilgi:
Ahmed Mahjoub ve diğerleri, 67P kuyrukluyıldızındaki karmaşık organosülfür molekülleri: ROSINA ölçümlerinden elde edilen kanıtlar ve laboratuvar simülasyonlarından elde edilen bilgiler, Bilim Gelişmeleri (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adh0394
IP Wright ve diğerleri, Ptolemy tarafından ortaya çıkarılan 67P/Churyumov-Gerasimenko’nun yüzeyinde CHO içeren organik bileşikler, Bilim (2015). DOI: 10.1126/science.aab0673
© 2023 Bilim X Ağı
Alıntı: 67P kuyruklu yıldızı üzerindeki karmaşık organosülfür molekülleri: Rosetta yörünge aracı ve laboratuvardan elde edilen kanıtlar (2023, 30 Haziran), https://phys.org/news/2023-06-complex-organosulfur-molecules-comet-67p adresinden 30 Haziran 2023 tarihinde alındı. html
Bu belge telif haklarına tabidir. Kişisel çalışma veya araştırma amaçlı adil ticaret dışında, yazılı izin olmaksızın hiçbir bölüm çoğaltılamaz. İçerik sadece bilgilendirme amaçlıdır.