Próbki wiatru słonecznego ujawniają tajemnice narodzin Układu Słonecznego

Próbki wiatru słonecznego ujawniają tajemnice narodzin Układu SłonecznegoOriginal Press Release
Dwa artykuły opublikowane w tym tygodniu na łamach magazynu Science przedstawiają pierwsze wyniki pomiarów izotopowych tlenu i azotu Słońca, wykazując, że znacznie różnią się od tych samych pierwiastków na Ziemi.

Każdy, kto widział upadek sondy sądził, że była to straszna katastrofa, lecz mimo niej projekt okazał się pełnym sukcesem, a uzyskane wyniki są absolutnie fascynujące

Roger Wiens, LANL

Większość ładunku sondy Genesis stanowiły delikatne kolektory wiatru słonecznego, które zostały wystawione na działanie cząstek wiatru słonecznego przez okres dwóch lat. Prawie wszystkie zostały zniszczone w wyniku awarii. Ale kapsuła zawierała także specjalny instrument zbudowany przez zespół z Los Alamos National Laboratory mający na celu zwiększenia przepływu wiatru słonecznego kierowanego na mały cel by umożliwić prowadzenie pomiary tlenu oraz pomiary azotu. Cele owego instrumentu – Solar Wind Concentrator –  przetrwały katastrofę i ostatecznie pozwoliły dzisiaj odkryć niektóre ze słonecznych tajemnic.

„Genesis to najważniejsza misja powrotna od misji Apollo 13”- powiedział Roger Wiens z Narodowego Laboratorium Los Alamos (LANL). -„Każdy, kto widział upadek sondy sądził, że była to straszna katastrofa, lecz mimo niej projekt okazał się pełnym sukcesem, a uzyskane wyniki są absolutnie fascynujące.”

Wyniki dostarczają nowych wskazówek na to, w jaki sposób powstał Układ Słoneczny. Próbki tlenu i azotu pobrane z różnych meteorytów, a także azot badany w księżycowej glebie i ten badany przez sondę Galileo w atmosferze Jowisza, różnią się znacznie od tych na Ziemi: 38 procent dla azotu i do 7 procent dla tlenu. Mając w ręku pierwsze próbki wiatru słonecznego, ukazujące wczesny skład Słońca, naukowcy mogą rozpocząć próbę określenia skąd pochodzą ziemskie izotopy tlenu i azotu.

„Jeżeli chodzi o azot, Słońce i Jowisz wyglądają tak samo”- mówi Wiens. -” Oznacza to, że oryginalny skład wewnętrznej i zewnętrznej części Układu Słonecznego był – przynajmniej dla azotu – jednorodny. Więc skąd na Ziemi znalazły się jego cięższe izotopy? Może przybyły tu wraz z materią, z której zbudowane są komety ? Może był związany z w materii organicznej.”

Jeżeli chodzi o tlen, dowody wskazują działanie innego mechanizmu astrofizycznego znanego jako fotochemicznych ekranowaniem własnym (photochemical self-shielding,), który według autorów badań doprowadził do modyfikacji składu pyłu kosmicznego, zanim się on połączył, tworząc planety, a wśród nich Ziemię. Według artykułu, Słońce wykazuje znaki wzbogacania samego 16O w stosunku do Ziemi, a nie różnice w 16O, 17O, 18O, które można by powiązać z ich masą atomową lub inną mieszanką, nie ujawniającą ekskluzywnego wzbogacania jednego izotopu. To unikalne zjawisko zdecydowanie przemawia za mechanizmem ekranowania, w których promieniowanie ultrafioletowe Słońca jest odpowiedzialny za jednakowe wzbogacanie dwóch rzadszych izotopów – 17O i 18O – w planetach typu ziemskiego.

A teraz, gdy niektóre cząstki ze Słońca przelatujące obok Ziemi udało się schwycić, „uczyni to misję do komety tym bardziej interesującą”- podsumował

Źródła:

Solar wind samples give insight into birth of solar system

Two papers in this week’s issue of Science report the first oxygen and nitrogen isotopic measurements of the Sun, demonstrating that they are very different from the same elements on Earth. These results were the top two priorities of NASA’s Genesis mission, which was the first spacecraft to return from beyond the Moon, crashing in the Utah desert in 2004 after its parachute failed to deploy during re-entry.

Most of the Genesis payload consisted of fragile solar-wind collectors, which had been exposed to the solar particles over a period of two years. Nearly all of these collectors were decimated during the crash. But the capsule also contained a special instrument built by a team at Los Alamos National Laboratory to enhance the flow of solar wind onto a small target to make possible oxygen and nitrogen measurements. The targets of this Solar Wind Concentrator survived the crash and eventually yielded today’s solar secrets.

„Genesis is the biggest comeback mission since Apollo 13,” said Roger Wiens, a Los Alamos National Laboratory physicist and Genesis flight payload lead. „Everyone who saw the crash thought it was a terrible disaster, but instead the project has been fully successful, and the results are absolutely fascinating.”

The results provide new clues to how the solar system was formed. Oxygen and nitrogen samples collected from various meteorites, as well as nitrogen sampled in lunar soil and in the Jupiter atmosphere by the Galileo probe, vary significantly from that on Earth by cosmochemical standards: 38 percent for nitrogen and up to 7 percent for oxygen. With the first solar wind samples in hand, showing the early Sun’s composition, scientists can begin the game of determining where Earth’s different O and N came from.

„For nitrogen, Jupiter and the Sun look the same,” said Wiens. „It tells us that the original gaseous component of the inner and outer solar system was homogeneous for nitrogen, at least. So where did Earth gets its heavier nitrogen from? Maybe it came here in the material comets are made of. Perhaps it was bonded with organic materials.”

For oxygen, the evidence points toward a different astrophysical mechanism called photochemical self-shielding, which the authors believe modified the composition of space dust before it coalesced to form the planets, including Earth. According to the article, the Sun shows an enrichment of pure 16O relative to Earth instead of differences in 16O, 17O, and 18O that are proportional to their atomic weight or some other mixture that doesn’t show exclusive enrichment of a single isotope. This unique arrangement strongly favors the self-shielding theory, in which solar UV radiation was responsible for uniformly enhancing the two rarer isotopes, 17O and 18O, in the terrestrial planets.

The Science papers are titled „A 15N-poor isotopic composition for the solar system as shown by Genesis solar wind samples” and „The oxygen isotopic composition of the Sun inferred from captured solar wind.” Wiens is among several collaborating authors on both papers, which together are cover stories for this issue. Other LANL coauthors, Beth Nordholt and Ron Moses, along with former LANL scientist Dan Reisenfeld, were all part of the team to develop and fly the Solar Wind Concentrator that provided the samples for the studies reported in Science.

And now that some of the particles flowing past Earth from the sun are in hand, „It’s going to make a mission to a comet all the more interesting,” Wiens said.

NASA’s Genesis mission was managed by Jet Propulsion Laboratory with major contributions from Lockheed Martin, Caltech, and Johnson Space Center.

Written by admin

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *