«Шрамы» космоса: как межпланетная среда изменила астероид Рюгу

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Космос — место суровое. И если вам посчастливилось оказаться небесным телом без защитной атмосферы, то готовьтесь к суровому «макияжу». Солнечный ветер, космические лучи и бомбардировки микрометеоритами — вот лишь некоторые из «косметических процедур», ожидающих вас в безвоздушном пространстве. Этот процесс, известный как космическое выветривание, оставляет на поверхности небесных тел уникальные следы, раскрывающие тайны прошлого Солнечной системы.

«Шрамы» космоса
Автор: Designer

Ученые, изучающие метеориты, давно мечтают разгадать загадки космического выветривания. Но увы, большинство метеоритов — это «выходцы» из глубин астероидов, не испытавшие на себе суровой космической реальности. И тут на помощь приходит аппарат «Хаябуса-2», вернувший на Землю драгоценные образцы с поверхности астероида Рюгу. Эти образцы, подобно капсулам времени, хранят в себе информацию о процессах, происходивших на поверхности астероида миллионы лет.

Рюгу — астероид класса C, богатый водой и ее производными: филлосиликатами, магнетитом и карбонатами. Изучение образцов Рюгу показало, что космическое выветривание оставило на них свой след, отличающийся от следов на астероидах класса S. Филлосиликаты на поверхности Рюгу потеряли гидроксильные группы, а железо в магнетите частично превратилось из трехвалентного в двухвалентное.

A Вторичное электронное изображение. B Соответствующее электронное изображение обратного рассеяния. C Сканирующая электронная микроскопия - энергодисперсионная рентгеновская спектрометрия (EDS) - элементное картирование при ускоряющем напряжении 5 кВ. Обратите внимание, что из-за того, что детектор расположен справа от изображения, левая сторона частицы была затенена и не могла быть точно обнаружена. D EDS соответствует всей области A0064-FO007-I в области (C). Масштабные линейки для (A-C) составляют 10 мкм.
A Вторичное электронное изображение. B Соответствующее электронное изображение обратного рассеяния. C Сканирующая электронная микроскопия — энергодисперсионная рентгеновская спектрометрия (EDS) — элементное картирование при ускоряющем напряжении 5 кВ. Обратите внимание, что из-за того, что детектор расположен справа от изображения, левая сторона частицы была затенена и не могла быть точно обнаружена. D EDS соответствует всей области A0064-FO007-I в области (C). Масштабные линейки для (A-C) составляют 10 мкм.
Автор: Kimura, Y., Kato, T., Anada, S. et al. Nonmagnetic framboid and associated iron nanoparticles with a space-weathered feature from asteroid Ryugu. Nat Commun15, 3493 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-47798-0 CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com

Магнетит — минерал, хранящий в себе информацию о магнитном поле в туманности, из которой образовалась Солнечная система. Измерения остаточной намагниченности метеоритов позволяют ученым реконструировать напряженность магнитного поля в те далекие времена и понять, как эволюционировали планетарные системы.

A, B. Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) в светлом поле и соответствующие изображения магнитного потока-распределения, соответственно, фрамбоидальных частиц магнетита в тонком срезе, полученном из позиции i (FIBi) на рис. 1A. C Яркопольное ТЭМ-изображение тонкого среза, полученного из позиции ii (FIBii) на рис. 1A. D Изображение распределения магнитного потока в ячейке 2d на (C). Все изображения распределения магнитного потока представляют собой двухкратную фазово-усиленную реконструкцию. Масштабные линейки составляют 500 нм для (A, B), 2 мкм для (C) и 1 мкм для (D).
A, B. Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) в светлом поле и соответствующие изображения магнитного потока-распределения, соответственно, фрамбоидальных частиц магнетита в тонком срезе, полученном из позиции i (FIBi) на рис. 1A. C Яркопольное ТЭМ-изображение тонкого среза, полученного из позиции ii (FIBii) на рис. 1A. D Изображение распределения магнитного потока в ячейке 2d на (C). Все изображения распределения магнитного потока представляют собой двухкратную фазово-усиленную реконструкцию. Масштабные линейки составляют 500 нм для (A, B), 2 мкм для (C) и 1 мкм для (D).
Автор: Kimura, Y., Kato, T., Anada, S. et al. Nonmagnetic framboid and associated iron nanoparticles with a space-weathered feature from asteroid Ryugu. Nat Commun15, 3493 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-47798-0 CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com

Однако, в случае с Рюгу, результаты оказались противоречивыми: одни образцы указывали на наличие сильного магнитного поля, другие — на его отсутствие. Ученые предположили, что причиной этих противоречий может быть космическое выветривание, изменяющее магнитные свойства магнетита.

И вот тут начинается самое интересное. Исследователи, изучая образцы Рюгу с помощью электронной голографии, обнаружили нечто удивительное — немагнитные фрамоиды. Фрамоиды — это сферические агрегаты микроскопических кристаллов, обычно состоящие из магнетита. Но в образцах Рюгу эти фрамоиды, сохранив форму и состав, потеряли свои магнитные свойства.

Ученые назвали эти необычные фрамоиды «псевдомагнетитом». Исследование показало, что причиной потери магнетизма стало столкновение с микрометеоритом, разогревшим поверхность Рюгу до 1000 градусов Цельсия. В результате этого столкновения часть магнетита превратилась в вюстит — немагнитный минерал.

A, G Высокоугловые кольцевые темнопольные (HAADF)-сканирующие просвечивающие электронные микроскопии (STEM) изображения тонких участков, извлеченных из позиций iii (FIBiii) и iv (FIBiv), соответственно, поверхности частицы A0064-FO007-I, как показано на рис. 1A. B, C, I Выборочные электронно-дифракционные картины из областей b, c в (A) и i в (G), соответственно. Индексы в (B, C, I) соответствуют FeO (JCPDS #6-0615). Широкое кольцо в (В) образовалось из аморфного силиката железа. Слабые пятна в (C), обозначенные белыми стрелками, соответствуют магнетиту. D Данные электронной спектроскопии потерь энергии кислорода и железа, полученные из ячеек i-iv в (A). E, H Изображения распределения магнитного потока, соответствующие (A) и квадратной области в (G), соответственно. F, J HAADF-STEM-изображения и элементное картирование, соответствующие (A, G), соответственно. Хотя белая стрелка в (F) указывает на интенсивный сигнал для натрия, в данных энергодисперсионной рентгеновской спектрометрии не было характерного пика, что говорит об искусственном контрасте, вызванном базовой линией. Полные данные приведены в SI, рис. S6 и S8. Масштабные линейки составляют 500 нм для (A, E, I) и 1 мкм для (F, G, J).
A, G Высокоугловые кольцевые темнопольные (HAADF)-сканирующие просвечивающие электронные микроскопии (STEM) изображения тонких участков, извлеченных из позиций iii (FIBiii) и iv (FIBiv), соответственно, поверхности частицы A0064-FO007-I, как показано на рис. 1A. B, C, I Выборочные электронно-дифракционные картины из областей b, c в (A) и i в (G), соответственно. Индексы в (B, C, I) соответствуют FeO (JCPDS #6-0615). Широкое кольцо в (В) образовалось из аморфного силиката железа. Слабые пятна в (C), обозначенные белыми стрелками, соответствуют магнетиту. D Данные электронной спектроскопии потерь энергии кислорода и железа, полученные из ячеек i-iv в (A). E, H Изображения распределения магнитного потока, соответствующие (A) и квадратной области в (G), соответственно. F, J HAADF-STEM-изображения и элементное картирование, соответствующие (A, G), соответственно. Хотя белая стрелка в (F) указывает на интенсивный сигнал для натрия, в данных энергодисперсионной рентгеновской спектрометрии не было характерного пика, что говорит об искусственном контрасте, вызванном базовой линией. Полные данные приведены в SI, рис. S6 и S8. Масштабные линейки составляют 500 нм для (A, E, I) и 1 мкм для (F, G, J).
Автор: Kimura, Y., Kato, T., Anada, S. et al. Nonmagnetic framboid and associated iron nanoparticles with a space-weathered feature from asteroid Ryugu. Nat Commun15, 3493 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-47798-0 CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com

Но это еще не все. Рядом с псевдомагнетитом исследователи обнаружили множество микроскопических частиц металлического железа, обладающих вихревой магнитной структурой. Эти частицы, вероятно, образовались из магнетита в результате того же столкновения с микрометеоритом.

Такие столкновения, как выяснилось, происходили на Рюгу довольно часто. И хотя каждый удар затрагивал лишь небольшую область, общее количество образовавшихся частиц металлического железа оказалось огромным — порядка 10 тысяч на один микрометеорит.

Что же это значит? А значит это, что металлическое железо, образовавшееся в результате космического выветривания, может хранить в себе информацию о магнитном поле в Солнечной системе после рассеивания газопылевого диска, из которого возникли планеты. Это открывает перед учеными новые возможности для изучения эволюции магнитного поля в Солнечной системе и, возможно, даже магнитных полей самих астероидов.

Таким образом, микрометеориты, подобно космическим вандалам, «испортили» магнитные свойства магнетита на поверхности Рюгу. Но, как это часто бывает, вандализм оказался созидательным — он помог ученым раскрыть новые тайны прошлого Солнечной системы.

Вращение астероида Рюгу
Вращение астероида Рюгу
Автор: ISAS/JAXA, CC BY 4.0 Источник: commons.wikimedia.org

Могут ли микрометеоритные бомбардировки изменить орбиту астероида?

Хотя отдельные удары микрометеоритов не оказывают значительного влияния на орбиту астероида, их кумулятивный эффект в течение миллионов лет может привести к небольшим изменениям. Эффект Ярковского — изменение орбиты астероида из-за неравномерного нагрева его поверхности солнечным излучением — может быть усилен микрометеоритными бомбардировками, изменяющими тепловые свойства поверхности.

Если псевдомагнетит — это «испорченный» магнетит, то как отличить его от «настоящего» магнетита в метеоритах?

Определить псевдомагнетит в метеоритах сложно, так как он имеет схожую с магнетитом структуру и состав. Однако, электронная голография позволяет визуализировать магнитные домены и выявить отсутствие магнитных свойств у псевдомагнетита.

Если космическое выветривание так сильно изменяет свойства поверхности астероидов, можно ли доверять данным дистанционного зондирования?

Данные дистанционного зондирования, конечно, необходимо интерпретировать с учетом влияния космического выветривания. Например, слабая полоса поглощения на длине волны 2,7 мкм, характерная для астероидов класса C, может свидетельствовать не столько о наличии воды в их недрах, сколько о дегидратации поверхности под воздействием космического выветривания.

1 комментарий

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Древняя находка в пустыне Египта заставила пересмотреть прародину человечества: как одна окаменелость изменила карту эволюции приматов

На протяжении многих десятилетий ученые считали, что первые предки современных человекообразных обезьян и людей появились в Восточной Африке. На территории современных Кении, Уганды и Танзании...

Украли телефон — что будет с почтой, облаком и Госуслугами и как подготовиться заранее

Новая SIM-карта вернёт номер, но не вернёт ваши аккаунты. Что лежит в телефоне, о чём забывают и что настроить за один вечер, пока он ещё у вас.

Вагоны ледники: как перевозили скоропорт в поездах до появления рефрижераторов

До того как в железнодорожном транспорте появились вагоны с машинным охлаждением, единственным способом доставить скоропортящиеся продукты на большие расстояния были вагоны ледники. Это целая...

Зарядка 65 Вт с микроплаты: обзор модуля на микросхеме XPM52C

Для самодельных конструкций часто нужно добавить порт для зарядки смартфона. Быстрая зарядка гаджетов теперь обыденность. Сегодня рассмотри зарядный модуль под внешнее питание, который обеспечивает...

Велосипеды моего детства из СССР: личный опыт

Все началось с детского трехколесного велосипеда под названием «Ветерок». Это был не просто велик, а, согласно заводского наименования, ДКВ-2: «детский комбинированный велосипед». Любопытно: эту...

В 1841 году на Теннесси обрушился дождь из плоти и «крови»: почему ученые до сих пор не могут до конца объяснить эту аномалию

Сообщения о том, что с неба падают куски сырого мяса или льется вода красного цвета, встречаются в исторических документах на протяжении нескольких тысяч лет. О таких случаях писали авторы...