science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Wetenschappers vinden koolstofrijk vloeibaar water in oude meteoriet

(A) Inclusies in een calcietkorrel in de Sutter's Mill-meteoriet herkend door röntgennanotomografie. Vloeistoffen werden niet gedetecteerd in relatief grote insluitsels omdat ze al waren ontsnapt. (B) TEM-beeld van een niet-opname gevuld met CO2-dragende vloeistof (aangegeven met pijl). (C) H2O, CO2, en CO sneeuwlijnen en Sutter's Mill ouderlichaamvorming. Het vormingsgebied kan worden geschat op basis van de aanwezigheid van de CO2-dragende vloeistof. Nebulair accretiesnelheid, ?, komt overeen met de tijdas voor de evolutie van het vroege zonnestelsel. Krediet:Dr. Akira Tsuchiyama van Ritsumeikan University

Water is overvloedig aanwezig in het zonnestelsel. Zelfs buiten de aarde, wetenschappers hebben ijs op de maan ontdekt, in de ringen van Saturnus en in kometen, vloeibaar water op Mars en onder het oppervlak van Saturnusmaan Enceladus, en sporen van waterdamp in de verzengende atmosfeer van Venus. Studies hebben aangetoond dat water een belangrijke rol speelde in de vroege evolutie en vorming van het zonnestelsel. Voor meer informatie over deze rol, planetaire wetenschappers hebben gezocht naar bewijs van vloeibaar water in buitenaardse materialen zoals meteorieten, waarvan de meeste afkomstig zijn van asteroïden die in de vroege geschiedenis van het zonnestelsel zijn gevormd.

Wetenschappers hebben zelfs water gevonden als hydroxylen en moleculen in meteorieten in de context van waterhoudende mineralen, die in wezen vaste stoffen zijn met wat ionisch of moleculair water erin verwerkt. Dr. Akira Tsuchiyama, Gastonderzoekshoogleraar aan de Ritsumeikan University, zegt, "Wetenschappers verwachten verder dat vloeibaar water zou moeten blijven als vloeibare insluitsels in mineralen die neerslaan in waterige vloeistof" (of, simpel gezegd, gevormd uit waterdruppels die verschillende andere dingen bevatten die erin zijn opgelost). Wetenschappers hebben dergelijke vloeibare waterinsluitingen gevonden in zoutkristallen in een klasse meteorieten die bekend staat als gewone chondrieten, die de overgrote meerderheid vertegenwoordigen van alle meteorieten die op aarde worden gevonden, hoewel het zout eigenlijk afkomstig is van andere, meer primitieve bovenliggende objecten.

Prof. Tsuchiyama en zijn collega's wilden weten of vloeibare waterinsluitsels aanwezig zijn in een vorm van calciumcarbonaat die bekend staat als calciet in een klasse van meteorieten die bekend staat als "koolstofhoudende chondrieten, " die afkomstig zijn van asteroïden die heel vroeg in de geschiedenis van het zonnestelsel zijn gevormd. Ze onderzochten daarom monsters van de Sutter's Mill-meteoriet, een koolstofhoudende chondriet afkomstig uit een asteroïde die 4,6 miljard jaar geleden is gevormd. De resultaten van hun onderzoek, onder leiding van prof. Tsuchiyama, verschijnen in een recent gepubliceerd artikel in het prestigieuze tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang .

De onderzoekers gebruikten geavanceerde microscopietechnieken om de meteorietfragmenten van Sutter's Mill te onderzoeken, en ze vonden een calcietkristal dat een waterige vloeistof op nanoschaal bevat die ten minste 15% koolstofdioxide bevat. Deze bevinding bevestigt dat calcietkristallen in oude koolstofhoudende chondrieten inderdaad niet alleen vloeibaar water kunnen bevatten, maar ook kooldioxide.

De aanwezigheid van vloeibare waterinsluitingen in de Sutter's Mill-meteoriet heeft interessante implicaties met betrekking tot de oorsprong van de oorspronkelijke asteroïde van de meteoriet en de vroege geschiedenis van het zonnestelsel. De insluitsels zijn waarschijnlijk veroorzaakt door de vorming van de moederasteroïde met stukjes bevroren water en koolstofdioxide erin. Hiervoor zou de asteroïde gevormd moeten zijn in een deel van het zonnestelsel dat koud genoeg is om water en koolstofdioxide te laten bevriezen. en deze omstandigheden zouden de plaats van formatie ver buiten de baan van de aarde plaatsen, waarschijnlijk zelfs buiten de baan van Jupiter. De asteroïde moet dan naar de binnenste regionen van het zonnestelsel zijn getransporteerd waar fragmenten later met de planeet Aarde zouden kunnen botsen. Deze veronderstelling is consistent met recente theoretische studies van de evolutie van het zonnestelsel die suggereren dat asteroïden rijk aan kleine, vluchtige moleculen zoals water en koolstofdioxide vormden zich buiten de baan van Jupiter voordat ze naar gebieden dichter bij de zon werden getransporteerd. De meest waarschijnlijke oorzaak van het transport van de asteroïde naar het binnenste zonnestelsel zou de zwaartekrachtseffecten van de planeet Jupiter en zijn migratie zijn.

Tot slot, de ontdekking van waterinsluitingen in een koolstofhoudende chondrietmeteoriet uit de vroege geschiedenis van het zonnestelsel is een belangrijke prestatie voor de planetaire wetenschap. Prof. Tsuchiyama merkt trots op:"Deze prestatie toont aan dat ons team 4,6 miljard jaar geleden een kleine vloeistof kon detecteren die vastzat in een mineraal."

Door chemische snapshots te maken van de inhoud van een oude meteoriet, het werk van zijn team kan belangrijke inzichten verschaffen in processen die in de vroege geschiedenis van het zonnestelsel aan het werk waren.