Tin tức Vũ trụ TV

Thiên thạch đá hình thành như thế nào?

Ngày:
Th7 30, 2020
Tóm lược:

Thiên thạch cho chúng ta cái nhìn sâu sắc về sự phát triển ban đầu của hệ mặt trời. Một nhóm khoa học lần đầu tiên đã mô phỏng sự hình thành của một lớp thiên thạch sắt đá, được gọi là pallasites, trên cơ sở thử nghiệm hoàn toàn.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Xem vào máy ép đa năng SAPHiR tại FRM II.
Hình: W. Schürmann / TUM
Xem vào máy ép đa năng SAPHiR tại FRM II.
Hình: W. Schürmann / TUM

Thiên thạch cho chúng ta cái nhìn sâu sắc về sự phát triển ban đầu của hệ mặt trời. Sử dụng công cụ SAPHiR tại Nguồn neutron nghiên cứu Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) tại Đại học Kỹ thuật Munich (TUM), lần đầu tiên một nhóm khoa học đã mô phỏng sự hình thành của một lớp thiên thạch sắt đá, được gọi là pallasites, trên cơ sở thử nghiệm hoàn toàn.

Tiến sĩ Nicolas Walte, tác giả đầu tiên của nghiên cứu chia sẻ với giọng nhiệt tình: “Pallasites là những thiên thạch đẹp nhất và khác thường nhất. Chúng thuộc nhóm các thiên thạch sắt đá và bao gồm các tinh thể olivin màu xanh lá cây được nhúng trong niken và sắt. Mặc dù đã có nhiều thập kỷ nghiên cứu, nguồn gốc chính xác của chúng vẫn bị che giấu trong bí ẩn.”

Để giải quyết câu đố này, Tiến sĩ Nicolas Walte, một nhà khoa học nhạc cụ tại Đại học Heinz Maier-Leibnitz Zentrum (MLZ) ở Garched cùng với các đồng nghiệp từ Học viện Địa lý Bavaria tại Đại học Bayreuth và Đại học Hoàng gia London London đã điều tra sự hình thành quá trình pallasite. Trong một lần đầu tiên, họ đã thành công trong việc tái tạo thực nghiệm các cấu trúc của tất cả các loại pallasite.

Triển khai công cụ SAPHiR

Để thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã sử dụng máy ép đa năng SAPHiR được thiết lập dưới sự dẫn dắt của Giáo sư Hans Keppler của Học viện Địa lý Bavaria tại MLZ và báo chí MAVO tương tự ở Bayreuth. Mặc dù neutron từ FRM II chưa được đưa vào SAPHiR, các thí nghiệm dưới áp suất cao và ở nhiệt độ cao đã có thể được thực hiện.

Với lực ép 2400 tấn, SAPHiR có thể tạo áp lực 15 gigapascals (GPa) lên các mẫu ở nhiệt độ trên 2000 ° C. Đó là gấp đôi áp lực cần thiết để chuyển đổi than chì thành kim cương. Để mô phỏng sự va chạm của hai thiên thể, nhóm nghiên cứu yêu cầu áp suất chỉ 1 GPa ở 1300 ° C.

Làm thế nào pallasites được hình thành?

Cho đến gần đây, pallasites được cho là hình thành ở ranh giới giữa lõi kim loại và lớp phủ đá của các tiểu hành tinh. Theo một kịch bản khác, pallasites hình thành gần bề mặt hơn sau vụ va chạm với một thiên thể khác. Trong quá trình va chạm sắt nóng chảy từ lõi của vật va chạm hòa trộn với lớp phủ giàu olivin của cơ thể cha mẹ.

Các thí nghiệm được thực hiện hiện đã xác nhận giả thuyết tác động này. Một điều kiện tiên quyết khác cho sự hình thành của pallasites là lõi sắt và lớp phủ đá của tiểu hành tinh đã tách ra một phần trước đó.

Tất cả điều này xảy ra ngay sau khi hình thành của chúng khoảng 4,5 tỷ năm trước. Trong giai đoạn này, các tiểu hành tinh nóng lên cho đến khi các thành phần kim loại dày đặc hơn tan chảy và chìm xuống trung tâm của các thiên thể.

Phát hiện chính của nghiên cứu là cả hai quá trình – tách một phần lõi và lớp phủ, và tác động tiếp theo của một thiên thể khác – được yêu cầu cho pallasites hình thành.

Hiểu biết về nguồn gốc của hệ mặt trời

Thiên thạch là thành phần lâu đời nhất có thể tiếp cận trực tiếp trong hệ mặt trời của chúng ta. Thời đại của hệ mặt trời và lịch sử ban đầu của nó được suy ra chủ yếu từ việc điều tra các thiên thạch.

Giống như nhiều tiểu hành tinh, Trái đất và mặt trăng được phân tầng thành nhiều lớp, bao gồm lõi, lớp phủ và lớp vỏ. Theo cách này, các thế giới phức tạp đã được tạo ra thông qua sự kết tụ của các mảnh vụn vũ trụ. Trong trường hợp Trái đất, điều này cuối cùng đã đặt nền móng cho sự xuất hiện của sự sống.

Các thí nghiệm áp suất cao và so sánh với pallasites làm nổi bật các quá trình quan trọng xảy ra trong hệ mặt trời sơ khai. Các thí nghiệm của nhóm cung cấp những hiểu biết mới về sự va chạm và pha trộn vật chất của hai thiên thể và sự hạ nhiệt nhanh chóng sau đó cùng nhau. Điều này sẽ được điều tra chi tiết hơn trong các nghiên cứu trong tương lai.

Tác động của một tiểu hành tinh nhỏ trên một cái lớn hơn. Trong quá trình va chạm, sắt nóng chảy từ lõi của cơ thể bị tác động trộn lẫn với lớp áo giàu olivin của cơ thể người mẹ.
Hình: R. Müller / TUM
Tác động của một tiểu hành tinh nhỏ trên một cái lớn hơn. Trong quá trình va chạm, sắt nóng chảy từ lõi của cơ thể bị tác động trộn lẫn với lớp áo giàu olivin của cơ thể người mẹ.
Hình: R. Müller / TUM

Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Kỹ thuật Munich (TUM) . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.


Tạp chí tham khảo :

  1. Nicolas P. Walte, Giulio FD Solferino, Gregor J. Golabek, Danielle Silva Souza, Audrey Bouvier. Sự hình thành hai giai đoạn của pallasites và sự tiến hóa của cơ thể bố mẹ của chúng được tiết lộ bằng các thí nghiệm biến dạng . Thư Khoa học Trái đất và Hành tinh , 2020; 546: 116419 DOI: 10.1016 / j.epsl.2020.116419

Bài viết liên quan

Bài viết mới