化学研究追溯壁垒粉尘返回太阳系的形成

时间：2021-07-21 15:52:05 来源：

这种能量分散X射线光谱（EDS）MAP型在伯克利实验室的分子铸造中的FEI TITANX显微镜产生了连锁式型尘埃粉尘颗粒内的微型玻璃颗粒（蓝色带绿色斑点）。碳质材料（红色）将这些物体放在一起。(

在能源劳伦斯伯克利国家实验室（Berkeley Lab）进行的实验有助于确认从地球上层大气中收集的截然颗粒的样本并据信起源于彗星 - 含有太阳系初始形成的灰尘。

一支国际团队，由夏威夷大学夏威夷大学的研究员主导，在Manoa（UH Manoa），使用Berkeley Lab的先进光源（ALS）的红外线研究了粒子的化学成分。科学家们还使用电子显微镜在实验室的分子铸造厂探讨了纳米级化学化妆品，专门从事纳米级研究，并在夏威夷大学的先进电子显微镜中心。

该研究在6月11日在线公布了国家科学院期刊。

该团队结束了，所形成的太阳能系统的初始固体几乎完全由碳，冰和无序（无定形）硅酸盐组成。这种灰尘大多被导致行星形成的过程重新制作并重新加工。在外汇星云中形成的彗星 - 小，冷体中，最容易保存太阳能粉尘的幸存样品。

通过美国宇航局平流层飞机收集该彗尘型粉尘粒子。在该扫描电子显微镜图像中，其多孔聚集结构是明显的。(

在相对晦涩的灰尘颗粒中，这些尘埃粒子被认为源自彗星，有微小的玻璃粒称为宝石（嵌入金属和硫化物的玻璃），通常只能长到数百纳米的直径，或小于百分之一人头发的厚度。研究人员将样品颗粒嵌入环氧树脂中，该环氧树脂切成各种实验的薄片。

使用透射电子显微镜在分子铸造厂，研究团队制造了元素分布的地图，并发现这些玻璃晶粒由在形成彗星之前在不同环境中聚集在一起的子粒子。

纳米级宝石亚甲草将致密的有机碳在包含绒毛颗粒中的簇束缚。随后将这些宝石晶粒与彗星粉尘的其他组分一起通过明显的低密度的有机碳基质。

将亚甲基覆盖的碳类型和在这些颗粒中形成基质的碳的类型分解，甚至弱加热，表明宝石在热的内阳星云中不能形成，而是在富有的寒冷，富含辐射的环境中形成作为外太阳星云或太阳前分子云。

分子铸造厂的员工科学家Jim Ciston表示，显微镜技术的粒子映射过程为其起源提供了关键线索。“在颗粒的内部和外部区域中存在特定类型的有机碳的存在表明，形成过程完全发生在低温下，”他说。

“因此，这些行星粉尘颗粒从太阳系中的行星体形成前幸存下来，并提供对古建筑块的化学的洞察。”

他还指出，覆盖颗粒的“粘性”有机物可以是如何将这些纳米级颗粒可以聚集到较大体内而无需极端热量和熔化的线索。

ISHII是基于UH Manoa的Hawaii地球物理学研究所的地球物理学研究所，“我们的观察结果表明，这些异国情调的谷物代表了幸存的太阳能间隙尘埃，形成了行星和星星的建筑块。如果我们有46亿年前的行星形成的起始材料，那就是激动，并使对形成的流程更深入地了解，自从改变了它们。“

Hans Bechtel是伯克利实验室ALS科学支持小组的研究科学家表示，该研究团队还使用ALS的红外光谱来确认有机碳的存在，并鉴定碳与氮气和氧的偶联，其证实了电子显微镜测量。

ALS测量提供了微米级（百万分钟米）的分辨率，该分辨率对整个样品进行了平均测量，而分子铸造厂的测量提供了纳米级（亿米）的分辨率，使科学家探讨了近一群杀虫谷物的分辨率。

未来，该团队计划在额外的彗星粉尘颗粒的内部进行搜索，特别是在通过地球大气层中受到良好保护的内部，以增加对宝石内碳的分布和宝石亚甲的尺寸分布的理解。

伯克利实验室的ALS和分子铸造器是DOE科学用户设施办公室。

研究团队包括华盛顿大学的科学家，美国宇航局Ames研究中心，以及太空科学的实验室。美国国家航空航天局的宇宙化学，新兴世界和退回样本计划的实验室分析支持这项工作; ALS和分子铸造厂得到了基本能源科学的DOE办公室。

出版物：希望A.Ishii等，“不同环境中的晶粒聚集的多世代晶粒聚集在太阳系体形成，”2018年PNAS; DOI：10.1073 / PNAS.1720167115

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