Η ιστορία των κρούσεων των αστεροειδών που αποκαλύφθηκαν στην κοσμική σκόνη

Η ζώνη των αστεροειδών είναι μια συλλογή από περίπου 300.000 αντικείμενα με διάμετρο μεγαλύτερη από 1 km. Αυτά τα «μικρά σώματα» του ηλιακού συστήματος βρίσκονται μεταξύ του Άρη και του Δία σε απόσταση περίπου 2,2-3,2 αστρονομικών μονάδων από τον Ήλιο.

Η ζώνη των αστεροειδών αποτελείται από μια ποικιλία υλικών, συμπεριλαμβανομένων των πρωτοπλανήτων - δηλαδή πρώιμες συσσωματώσεις συμπυκνωμάτων του ηλιακού συστήματος, που λειτουργούσαν ως δομικά στοιχεία για τους μεταγενέστερους πλανήτες. μεγαλύτεροι και μερικώς διαφοροποιημένοι πλανητικοί πλανήτες – ουσιαστικά μικροί πλανήτες, η συντριπτική πλειονότητα των οποίων έκτοτε συντρίφθηκε και αιχμαλωτίστηκε παγωμένοι κομήτες, που συλλέχθηκαν από το εξωτερικό ηλιακό σύστημα.

Ως πλανητολόγοι, μας ενδιαφέρει να μάθουμε περισσότερα για τη γεωλογία των αστεροειδών που απαρτίζουν αυτή τη ζώνη. Τελικά, ελπίζουμε να ανακαλύψουμε πώς σχετίζονται οι 8 πλανήτες που έχουμε σήμερα με αυτό το πολύπλοκο μείγμα πλανητικών συντριμμιών.

Ένας τρόπος με τον οποίο μπορούμε να μελετήσουμε τη ζώνη των αστεροειδών είναι αναλύοντας εξωγήινα υλικά που φτάνουν στη Γη. Οι περισσότεροι μετεωρίτες είναι θραύσματα αστεροειδών, που απελευθερώνονται από το μητρικό τους σώμα λόγω συγκρούσεων. Σε αυτές τις συγκρούσεις, παράγεται επίσης μια αφθονία κοσμικής σκόνης. Στο διάστημα, αυτή η σκόνη σχηματίζει χαλαρά «σύννεφα» που σιγά-σιγά σπειροειδώς εισέρχονται στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα για εκατομμύρια χρόνια. Τελικά, οι κόκκοι σκόνης είτε πιάνονται από τη βαρύτητα των επίγειων πλανητών είτε καταναλώνονται από τον Ήλιο.

Σήμερα, η Γη δέχεται περίπου 60.000 τόνους κοσμικής σκόνης ετησίως, πέφτοντας παντού πάνω από τη Γη, συνεχώς. Οι μεμονωμένοι κόκκοι σκόνης έχουν συνήθως διάμετρο μικρότερο από 2 mm και ονομάζονται μικρομετεωρίτες. Επιστήμονες όπως εγώ ανακτούν μικρομετεωρίτες από ιζήματα βαθέων υδάτων, πάγο της Ανταρκτικής και της Γροιλανδίας, ακόμη και από ταράτσες αστικών περιοχών. Οι πιθανοί μικρομετεωρίτες τοποθετούνται σε ρητίνη και αναλύονται κάτω από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης.

Διερεύνηση παραμόρφωσης κρούσης που προκαλείται από κρούση σε μικρομετεωρίτες

Σε μια πρόσφατη μελέτη με τίτλο «Υφάσματα σοκ σε λεπτόκοκκους μικρομετεωρίτες », διερευνήσαμε εάν οι κόκκοι κοσμικής σκόνης διατηρούν στοιχεία προηγούμενων γεγονότων πρόσκρουσης που συνέβησαν στους μητρικούς αστεροειδείς τους. Αυτό είναι σημαντικό να το γνωρίζουμε γιατί μας βοηθά να κατανοήσουμε πώς έχει εξελιχθεί η ζώνη των αστεροειδών κατά τη διάρκεια του γεωλογικού χρόνου. επιτρέποντάς μας να απαντήσουμε σε ερωτήσεις όπως «πόσο συχνές είναι οι συγκρούσεις αστεροειδών ?", "Πόσο μεγάλες ήταν αυτές οι συγκρούσεις; " και "παρέχουν οι κρούσεις τη θερμική ενέργεια που απαιτείται για την καθοδήγηση των γεωλογικών διεργασιών; ”

Προηγούμενες μελέτες σε μια ομάδα μετεωριτών γνωστών ως χονδρίτες CM έχουν σταθερά εντοπίσει λεπτές ενδείξεις κρούσεων που διατηρούνται ως υφές κραδασμών (π.χ. κατάγματα, φλέβες τήγματος, ευθυγραμμισμένα ορυκτά και επιπεδωμένοι χονδρίτες) και συγκλονισμένα ορυκτά (που σχηματίζονται μόνο σε υψηλές πιέσεις). Ωστόσο, αν και άφθονες ενδείξεις κρούσεων μπορούν να εντοπιστούν στους χονδρίτες CM, οι πιέσεις κορυφής που ασκούνται φαίνεται να είναι σχετικά χαμηλές (λιγότερο από 5 GPa), υποδεικνύοντας ότι οι κρούσεις ήταν σχετικά μικρά γεγονότα, τα οποία προσέδωσαν μόνο μέτριες ποσότητες ενέργειας και ως εκ τούτου, η διάχυτη κρουστικές υφές που βρέθηκαν στους χονδρίτες CM πιθανότατα σχηματίζονται από διαδοχικά συμβάντα πρόσκρουσης για μεγάλες χρονικές περιόδους.

Ως ερευνητής μικρομετεωριτών, ήθελα να μάθω εάν οι λεπτόκοκκοι μικρομετεωρίτες, οι οποίοι είναι γεωλογικά παρόμοιοι με τους χονδρίτες CM, εμφάνισαν τα ίδια ιστορικά σοκ; Για να απαντήσουμε σε αυτό το ερώτημα, έπρεπε να αναπτύξουμε μια νέα τεχνική κατάλληλη για τη μελέτη των υφών ή των «πετροϋφανμάτων» μέσα σε μικροσκοπικούς μικρομετεωρίτες. Αυτό συμβαίνει επειδή αρκετές συμβατικές τεχνικές ανάλυσης στο πεδίο μας συχνά δεν είναι κατάλληλες για μικρομετεωρίτες που δυστυχώς είναι πολύ μικροί. Όπως έχω διαπιστώσει όλο και περισσότερο κατά τη διάρκεια του διδακτορικού μου, η μελέτη τέτοιων μικρών δειγμάτων συχνά παρουσιάζει νέα προβλήματα που απαιτούν νέες λύσεις.

Τελικά, αναπτύξαμε μια τεχνική ανάλυσης 2D, όπου οι εκτεθειμένες διατομές μικρομετεωρίτη αναλύθηκαν με επεξεργασία εικόνας. Τα κενά μέσα σε έναν μικρομετεωρίτη εξάγονται και προσδιορίζεται ο μεγαλύτερος άξονάς τους. Ο προσανατολισμός αυτού του μεγάλου άξονα στη συνέχεια μετράται σε σχέση με έναν αυθαίρετο «βορρά» και τα δεδομένα απεικονίζονται ως ροζ διάγραμμα. Τα διαγράμματα τριαντάφυλλου είναι ουσιαστικά κυκλικά ιστογράμματα και χρησιμοποιούνται συνήθως στην ιζηματογενή γεωλογία. Για παράδειγμα, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ένα διάγραμμα τριαντάφυλλου για να προσδιορίσουμε εάν ένα σύνολο οστών δεινοσαύρων, που εναποτίθενται σε ένα επίπεδο στρώσης είναι ευθυγραμμισμένα και, επομένως, εάν τα οστά εναποτέθηκαν σε ένα ρεύμα, όπως ένα ποτάμι που ρέει. Ομοίως, χρησιμοποιήσαμε διαγράμματα τριαντάφυλλου για να αναλύσουμε ποσοτικά εάν κάθε μικρομετεωρίτης περιείχε ένα λεπτό πετρούφασμα.

Τα ευρήματα της μελέτης μας αποκάλυψαν ότι οι περισσότεροι μικρομετεωρίτες (έως και 80%) περιέχουν ένα αδύναμο πετρούφασμα, το οποίο πιθανότατα σχηματίστηκε από διαδοχικές συγκρούσεις που χτυπούσαν τον μητρικό αστεροειδή σε παρόμοιες γωνίες. Επομένως, πριν ο αστεροειδής διασπαστεί και απελευθερώσει ένα σύννεφο μικρομετεωριτών, είχε ήδη υποστεί μια σειρά από κρούσεις που είχαν συμπιέσει και επανεπεξεργαστεί το εσωτερικό του αντικειμένου.

Επιλέγοντας να αναλύσουμε τις υφές κραδασμών σε μικρομετεωρίτες, έχουμε παράσχει μια επαναλαμβανόμενη μελέτη που ενισχύει τα ευρήματα προηγούμενων ερευνητών για τους χονδρίτες CM, ενώ παράλληλα προσδιορίζει τις πρώτες υφές κλονισμού σε λεπτόκοκκους μικρομετεωρίτες. Καθώς συνεχίζω την καριέρα μου, ελπίζω να εξερευνήσω περαιτέρω τον τρόπο με τον οποίο τα γεγονότα επιπτώσεων έχουν διαμορφώσει τη γεωλογική ιστορία του ηλιακού μας συστήματος.

Αυτή η μελέτη, Shock υφάσματα σε λεπτόκοκκους μικρομετεωρίτες δημοσιεύτηκε πρόσφατα από τους Suttle, M.D., Genge, M.J. και Russell, S.S. στο περιοδικό Meteoritics &Planetary Science .