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terça, 12 junho 2018 17:44

Experiências rastreiam a poeira interestelar de volta à formação do sistema solar Destaque

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Esta partícula de poeira interplanetária do tipo cometário foi recolhida por uma aeronave estratosférica da NASA. A sua estrutura agregada porosa é evidente nesta imagem de microscópio electrónico de varredura. Esta partícula de poeira interplanetária do tipo cometário foi recolhida por uma aeronave estratosférica da NASA. A sua estrutura agregada porosa é evidente nesta imagem de microscópio electrónico de varredura. Credit: Hope Ishii/University of Hawaii

Experiências ajudaram a confirmar que amostras de partículas interplanetárias - recolhidas da atmosfera superior da Terra e que se acredita serem provenientes de cometas - contêm poeira remanescente da formação inicial do sistema solar.

Nota: Este comunicado de imprensa foi adaptado de uma versão original pela Universidade do Havaí em Manoa, em Honolulu.

Experiêcias conduzidas no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia (Laboratório Berkeley) ajudaram a confirmar que amostras de partículas interplanetárias - recolhidas da atmosfera superior da Terra e supostamente originadas de cometas - contêm poeira remanescente da formação inicial do sistema solar.

Uma equipa internacional, liderada por Hope Ishii, pesquisadora da Universidade do Havaí em Manoa (UH Manoa), estudou a composição química das partículas usando luz infravermelha na Advanced Light Source (ALS) do Berkeley Lab. Os cientistas também exploraram a sua composição química em nanoescala usando microscópios electrónicos na Fundição Molecular do Laboratório, especializada em P & D em nanoescala, e no Centro Avançado de Microscopia Electrónica da Universidade do Havaí.

O estudo foi publicado on-line em 11 de Junho na revista Proceedings of National Academy of Sciences.

Os sólidos iniciais a partir dos quais o sistema solar formado consistia quase inteiramente de carbono, gelos e silicato desordenado (amorfo), concluiu a equipa. Essa poeira foi praticamente destruída e retrabalhada por processos que levaram à formação de planetas. É provável que amostras sobreviventes de poeira pré-solar sejam preservadas em cometas - corpos pequenos e frios que se formaram na nebulosa solar externa.

Numa classe relativamente obscura dessas partículas de poeira interplanetária que se acredita serem originárias de cometas, há minúsculos grãos vítreos chamados GEMS (vidro embutido com metal e sulfetos) que normalmente têm apenas dezenas a centenas de nanómetros de diâmetro, ou menos de um centésimo do espessura de um cabelo humano. Os pesquisadores incorporaram os grãos da amostra num epóxi que foi cortado em fatias finas para as várias experiências.

Usando microscopia eletrónica de transmissão na Fundição Molecular, a equipa de pesquisa fez mapas das distribuições de elementos e descobriu que esses grãos vítreos são compostos de subgramas que se agregaram num ambiente diferente antes da formação do cometa.

Os sub-gramas da GEMS em nanoescala são ligados por carbono orgânico denso em aglomerados compreendendo os grãos GEMS. Estes grãos GEMS foram posteriormente colados junto com outros componentes do pó cometário por uma matriz de carbono orgânico distinta e de baixa densidade.

Os tipos de carbono que circundam os subgramas e que formam a matriz nestas partículas se decompõem com um aquecimento mesmo fraco, sugerindo que o GEMS não poderia ter se formado na quente nebulosa solar interna e, em vez disso, formado num ambiente frio, rico em radiação, como a nebulosa solar externa ou nuvem molecular pré-solar.

Jim Ciston, um cientista da equipa da Molecular Foundry, disse que o processo de mapeamento de partículas das técnicas de microscopia forneceu pistas importantes de suas origens. "A presença de tipos específicos de carbono orgânico em ambas as regiões interna e externa das partículas sugere que o processo de formação ocorreu inteiramente a baixas temperaturas", disse ele.

"Portanto, essas partículas de poeira interplanetárias sobreviveram desde antes da formação dos corpos planetários no sistema solar e forneceram pistas sobre a química desses antigos blocos de construção".

Ele também observou que os orgânicos "pegajosos" que cobriam as partículas podem ser uma pista de como essas partículas em nanoescala poderiam se reunir em corpos maiores sem a necessidade de calor extremo e derretimento.

Ishii, que trabalha no Instituto de Geofísica e Planetologia do UH Manoa no Havaí, disse: "Nossas observações sugerem que esses grãos exóticos representam a poeira interestelar pré-solar sobrevivente que formou os blocos de construção de planetas e estrelas. Se tivermos em nossas mãos os materiais iniciais da formação planetária de 4,6 biliões de anos atrás, é emocionante e possibilita uma compreensão mais profunda dos processos que os formaram e alteraram desde então ”.

Hans Bechtel, pesquisador do Grupo de Apoio Científico do ALS de Berkeley Lab, disse que a equipa de pesquisa também empregou espectroscopia de infravermelho no ALS para confirmar a presença de carbono orgânico e identificar o acoplamento de carbono com nitrogénio e oxigénio, o que corroborou as medições de microscopia do electrão.

As medições de ALS forneceram resolução em escala de micron (milionésimos de metro) que forneceu uma média de medições para amostras inteiras, enquanto as medidas da Fundição Molecular forneceram resolução em escala nanométrica (bilionésimo de metro) que permitiu aos cientistas explorar minúsculas porções de grãos individuais .

No futuro, a equipa planeia pesquisar o interior de partículas adicionais de poeira de cometas, especialmente aquelas que foram bem protegidas durante a sua passagem pela atmosfera da Terra, para aumentar a compreensão da distribuição de carbono no GEMS e as distribuições de tamanho dos sub-gramas GEMS.

Story Source:

Materials provided by DOE/Lawrence Berkeley National Laboratory


Journal Reference:

  1. Hope A. Ishii, John P. Bradley, Hans A. Bechtel, Donald E. Brownlee, Karen C. Bustillo, James Ciston, Jeffrey N. Cuzzi, Christine Floss, David J. Joswiak. Multiple generations of grain aggregation in different environments preceded solar system body formationProceedings of the National Academy of Sciences, 2018; 201720167 DOI: 10.1073/pnas.1720167115
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