Para ilmuwan di University of Hawaii membuat penemuan sensasional - debu kosmik mengandung bahan organik, termasuk air, yang menegaskan kemungkinan mentransfer berbagai bentuk kehidupan dari satu galaksi ke galaksi lain. Komet dan asteroid yang terbang di luar angkasa secara teratur membawa massa debu bintang ke atmosfer planet. Dengan demikian, debu antarbintang bertindak sebagai semacam "transportasi" yang dapat mengantarkan air dengan bahan organik ke Bumi dan ke planet lain di tata surya. Mungkin, suatu kali, aliran debu kosmik menyebabkan asal usul kehidupan di Bumi. Ada kemungkinan bahwa kehidupan di Mars, yang keberadaannya menyebabkan banyak kontroversi di kalangan ilmiah, dapat muncul dengan cara yang sama.

Mekanisme pembentukan air dalam struktur debu kosmik

Dalam proses bergerak di ruang angkasa, permukaan partikel debu antarbintang disinari, yang mengarah pada pembentukan senyawa air. Mekanisme ini dapat dijelaskan secara lebih rinci sebagai berikut: ion hidrogen yang ada dalam aliran pusaran surya membombardir cangkang butiran debu kosmik, merobohkan atom individu dari struktur kristal mineral silikat - bahan bangunan utama objek intergalaksi. Hasil dari proses ini oksigen dilepaskan, yang bereaksi dengan hidrogen. Dengan demikian, molekul air terbentuk yang mengandung inklusi zat organik.

Bertabrakan dengan permukaan planet, asteroid, meteorit, dan komet membawa campuran air dan bahan organik ke permukaannya.

Apa debu kosmik- pendamping asteroid, meteorit, dan komet, membawa molekul senyawa karbon organik, yang telah diketahui sebelumnya. Tetapi fakta bahwa debu bintang juga mengangkut air belum terbukti. Baru sekarang para ilmuwan Amerika menemukan untuk pertama kalinya bahwa bahan organik dibawa oleh partikel debu antarbintang bersama dengan molekul air.

Bagaimana air bisa sampai ke bulan?

Penemuan ilmuwan dari Amerika Serikat ini dapat membantu mengangkat tabir misteri atas mekanisme pembentukan formasi es yang aneh. Terlepas dari kenyataan bahwa permukaan Bulan benar-benar mengalami dehidrasi, senyawa OH terdeteksi di sisi bayangannya melalui suara. Temuan ini membuktikan kemungkinan adanya air di perut Bulan.

Sisi sebaliknya Bulan benar-benar tertutup es. Mungkin dengan debu kosmik molekul air menghantam permukaannya miliaran tahun yang lalu.

Sejak era penjelajah bulan Apollo dalam penjelajahan bulan, ketika sampel tanah bulan dibawa ke Bumi, para ilmuwan telah menyimpulkan bahwa angin cerah menyebabkan perubahan komposisi kimia dari debu bintang yang menutupi permukaan planet. Ada perdebatan tentang kemungkinan pembentukan molekul air dalam ketebalan debu luar angkasa di Bulan, tetapi metode penelitian analitis yang tersedia pada saat itu tidak dapat membuktikan atau menyangkal hipotesis ini.

Stardust adalah pembawa bentuk kehidupan

Karena kenyataan bahwa air terbentuk dalam volume yang sangat kecil dan terlokalisasi dalam cangkang tipis di permukaan debu kosmik, baru sekarang menjadi mungkin untuk melihatnya menggunakan mikroskop elektron resolusi tinggi... Para ilmuwan percaya bahwa mekanisme serupa untuk pergerakan air dengan molekul senyawa organik dimungkinkan di galaksi lain, di mana ia berputar di sekitar bintang "induk". Dalam penelitian lebih lanjut mereka, para ilmuwan mengusulkan untuk mengidentifikasi secara lebih rinci yang anorganik dan bahan organik berbasis karbon yang hadir dalam struktur stardust.

Menarik untuk diketahui! Eksoplanet adalah planet yang berada di luar tata surya dan mengorbit sebuah bintang. Pada saat ini di galaksi kita, sekitar 1000 exoplanet telah terdeteksi secara visual, membentuk sekitar 800 sistem planet. Namun, metode deteksi tidak langsung menunjukkan keberadaan 100 miliar exoplanet, di mana 5-10 miliar di antaranya memiliki parameter yang mirip dengan Bumi, yaitu. Satelit teleskop astronomi Kepler yang diluncurkan ke luar angkasa pada tahun 2009 bekerja sama dengan program pemburu Planet memberikan kontribusi yang signifikan terhadap misi menemukan kelompok planet yang mirip dengan tata surya.

Bagaimana kehidupan bisa muncul di Bumi?

Sangat mungkin komet yang berjalan di luar angkasa dengan kecepatan tinggi mampu menciptakan energi yang cukup ketika bertabrakan dengan sebuah planet, sehingga sintesis senyawa organik yang lebih kompleks, termasuk molekul asam amino, dimulai dari komponen es. Efek serupa terjadi ketika meteorit bertabrakan dengan permukaan es planet ini. Gelombang kejut menciptakan panas, yang memicu pembentukan asam amino dari molekul individu debu kosmik yang tertiup angin matahari.

Menarik untuk diketahui! Komet terdiri dari bongkahan besar es yang terbentuk oleh kondensasi uap air pada masa-masa awal tata surya, sekitar 4,5 miliar tahun yang lalu. Dalam strukturnya, komet mengandung: karbon dioksida, air, amonia, metanol. Zat-zat ini, ketika komet bertabrakan dengan Bumi, pada tahap awal perkembangannya, dapat menghasilkan energi yang cukup untuk produksi asam amino - protein pembangun yang diperlukan untuk perkembangan kehidupan.

Simulasi komputer telah menunjukkan bahwa komet es yang menabrak permukaan bumi miliaran tahun lalu mungkin mengandung campuran prebiotik dan asam amino paling sederhana seperti glisin, yang kemudian menjadi sumber kehidupan di Bumi.

Jumlah energi yang dilepaskan selama tumbukan benda langit dan planet cukup untuk memicu pembentukan asam amino

Para ilmuwan telah menemukan bahwa badan es dengan yang identik senyawa organik yang melekat pada komet dapat ditemukan di dalam tata surya. Misalnya, Enceladus, salah satu satelit Saturnus, atau Europa, bulan Yupiter, terdapat dalam cangkangnya bahan organik dicampur dengan es. Secara hipotetis, setiap pemboman satelit oleh meteorit, asteroid, atau komet dapat menyebabkan munculnya kehidupan di planet-planet ini.

dalam kontak dengan

Halo!

Hari ini kita akan berbicara dengan sangat topik yang menarik terkait dengan ilmu seperti astronomi! Ini tentang debu kosmik. Saya kira banyak yang pertama kali mempelajarinya. Jadi, kita perlu menceritakan semua yang hanya aku yang tahu tentang dia! Di sekolah, astronomi adalah salah satu mata pelajaran favorit saya, saya akan mengatakan lebih banyak - favorit saya, karena dalam astronomi saya lulus ujian. Meskipun saya mendapat tiket ke-13, yang merupakan yang paling sulit, saya lulus ujian dengan sempurna dan puas!

Jika Anda dapat mengatakan dengan jelas apa itu debu kosmik, maka Anda dapat membayangkan semua-semua fragmen yang hanya ada di Semesta dari materi kosmik, misalnya, dari asteroid. Dan Semesta bukan hanya Kosmos! Jangan bingung, sayangku dan bagus! Semesta adalah seluruh dunia kita - seluruh dunia besar kita!

Bagaimana debu kosmik terbentuk?

Misalnya, debu kosmik dapat terbentuk ketika dua asteroid bertabrakan di Luar Angkasa dan, dalam tabrakan, proses penghancurannya menjadi partikel kecil terjadi. Banyak ilmuwan cenderung percaya bahwa pembentukannya terkait dengan ketika gas antarbintang mengental.

Bagaimana debu kosmik muncul?

Bagaimana itu terbentuk, kita baru saja mengetahuinya, sekarang kita akan belajar tentang bagaimana ia muncul. Biasanya, partikel debu ini hanya muncul di atmosfer bintang merah, jika Anda pernah mendengar, bintang merah seperti itu juga disebut bintang kerdil; terjadi ketika berbagai ledakan terjadi pada bintang-bintang; ketika gas secara aktif dikeluarkan dari inti galaksi itu sendiri; protostellar dan nebula planet- juga berkontribusi pada kemunculannya, seperti atmosfer bintang itu sendiri dan awan antarbintang.

Jenis debu kosmik apa yang dapat dibedakan berdasarkan asalnya?

Adapun spesies, mengenai asalnya, kami akan memilih jenis-jenis berikut:

jenis debu antarbintang, ketika ledakan terjadi di bintang-bintang, ada pelepasan gas yang sangat besar dan pelepasan energi yang kuat

intergalaksi,

antar planit,

circumplanetary: muncul sebagai "sampah", sisa-sisa, setelah pembentukan planet lain.

Apakah ada spesies yang diklasifikasikan bukan berdasarkan asal, tetapi berdasarkan fitur eksternal?

lingkaran hitam, kecil, mengkilat

lingkaran berwarna hitam, tetapi ukurannya lebih besar, memiliki permukaan yang kasar

lingkaran adalah bola warna hitam dan putih, yang dalam komposisinya memiliki dasar silikat

lingkaran, yang terdiri dari kaca dan logam, mereka heterogen, dan kecil (20 nm)

lingkaran yang terlihat seperti bubuk magnetit, berwarna hitam dan terlihat seperti pasir hitam

lingkaran seperti abu dan seperti abu

jenis yang terbentuk dari tabrakan asteroid, komet, meteorit

Pertanyaan bagus! Tentu saja bisa. Dan dari tabrakan meteorit juga. Dari tabrakan benda langit mana pun, pembentukannya dimungkinkan.

Masalah pembentukan dan kemunculan debu kosmik masih kontroversial, dan berbagai ilmuwan mengajukan sudut pandang mereka, tetapi Anda dapat mematuhi satu atau dua sudut pandang yang dekat dengan Anda tentang masalah ini. Misalnya, yang lebih bisa dimengerti.

Memang, bahkan sehubungan dengan jenisnya, tidak ada klasifikasi yang benar-benar akurat!

bola, yang dasarnya homogen; cangkangnya teroksidasi;

bola, yang dasarnya adalah silikat; karena mereka memiliki inklusi gas, penampilan mereka sering mirip dengan terak atau busa;

bola, yang dasarnya adalah logam dengan inti nikel dan kobalt; cangkang juga teroksidasi;

lingkaran yang isinya berongga.

mereka bisa sedingin es, dan cangkangnya terdiri dari elemen ringan; bahkan ada atom dengan sifat magnetik dalam partikel es besar,

lingkaran dengan inklusi silikat dan grafit,

lingkaran yang terdiri dari oksida, yang didasarkan pada oksida diatomik:

Stardust tidak sepenuhnya dipahami! Sangat banyak pertanyaan-pertanyaan terbuka, karena mereka kontroversial, tetapi saya pikir kami masih memiliki ide dasar sekarang!

Secara massa, partikel debu padat merupakan bagian yang tidak signifikan dari Semesta, tetapi berkat debu antarbintang, bintang, planet, dan orang-orang yang mempelajari ruang dan mengagumi bintang-bintang muncul dan terus muncul. Zat macam apa ini - debu kosmik? Apa yang mendorong orang untuk melengkapi ekspedisi ke luar angkasa senilai anggaran tahunan sebuah negara kecil dengan harapan hanya, dan bukan dengan keyakinan yang kuat, untuk mengekstrak dan membawa bahkan segenggam kecil debu antarbintang ke Bumi?

Antara bintang dan planet

Debu dalam astronomi disebut kecil, pecahan mikron, partikel padat yang beterbangan di luar angkasa. Debu kosmik sering secara konvensional dibagi menjadi debu antarplanet dan antarbintang, meskipun, jelas, masuknya antarbintang ke ruang antarplanet tidak dilarang. Tidak mudah menemukannya di sana, di antara debu "lokal", kemungkinannya rendah, dan sifat-sifatnya di dekat Matahari dapat berubah secara signifikan. Sekarang, jika Anda terbang lebih jauh, ke perbatasan tata surya, di sana kemungkinan menangkap debu antarbintang yang sebenarnya sangat tinggi. Pilihan sempurna- umumnya melampaui tata surya.

Debu antarplanet, setidaknya dalam jarak komparatif dengan Bumi - masalah ini cukup dipelajari. Mengisi seluruh ruang tata surya dan terkonsentrasi di bidang ekuatornya, ia lahir sebagian besar sebagai akibat dari tabrakan asteroid yang tidak disengaja dan penghancuran komet yang mendekati Matahari. Komposisi debu sebenarnya tidak berbeda dengan komposisi meteorit yang jatuh ke Bumi: sangat menarik untuk mempelajarinya, dan masih banyak penemuan di bidang ini, tetapi tampaknya tidak ada intrik khusus. di sini. Namun berkat debu khusus ini, dalam cuaca baik di barat segera setelah matahari terbenam atau di timur sebelum matahari terbit, Anda dapat mengagumi kerucut cahaya pucat di atas cakrawala. Inilah yang disebut zodiak - sinar matahari yang disebarkan oleh partikel debu kosmik kecil.

Jauh lebih menarik adalah debu antarbintang. Ciri khasnya adalah adanya inti dan cangkang yang kokoh. Inti tampaknya terdiri terutama dari karbon, silikon, dan logam. Dan cangkangnya sebagian besar terdiri dari unsur-unsur gas yang membeku di permukaan inti, mengkristal dalam kondisi "pembekuan dalam" ruang antarbintang, dan ini sekitar 10 kelvin, hidrogen dan oksigen. Namun, ada juga campuran molekul yang lebih kompleks di dalamnya. Ini adalah amonia, metana, dan bahkan molekul organik poliatomik yang menempel pada setitik debu atau terbentuk di permukaannya selama pengembaraan. Beberapa zat ini, tentu saja, terbang menjauh dari permukaannya, misalnya, di bawah pengaruh radiasi ultraviolet, tetapi proses ini dapat dibalik - beberapa terbang menjauh, yang lain membeku atau disintesis.

Sekarang, di ruang antara bintang-bintang atau di dekat mereka, mereka telah ditemukan, tentu saja, bukan secara kimia, tetapi secara fisik, yaitu spektroskopi, metode: air, oksida karbon, nitrogen, belerang dan silikon, hidrogen klorida , amonia, asetilen, asam organik seperti format dan asetat, etil dan metil alkohol, benzena, naftalena. Mereka bahkan menemukan asam amino - glisin!

Akan menarik untuk menangkap dan mempelajari debu antarbintang yang menembus tata surya dan mungkin jatuh ke Bumi. Masalah "menangkap" itu tidak mudah, karena bagaimana menjaga "mantel" es Anda di sinar matahari, terutama di atmosfer bumi, hanya sedikit partikel debu antarbintang yang berhasil. Yang besar menjadi terlalu panas - mereka kecepatan ruang tidak dapat dipadamkan dengan cepat, dan partikel debu "terbakar". Yang kecil, bagaimanapun, merencanakan di atmosfer selama bertahun-tahun, melestarikan bagian dari cangkang, tetapi kemudian muncul masalah untuk menemukan dan mengidentifikasi mereka.

Ada satu lagi, detail yang sangat menarik. Ini menyangkut debu, yang intinya terdiri dari karbon. Karbon yang disintesis di inti bintang dan keluar ke luar angkasa, misalnya, dari atmosfer bintang yang menua (seperti raksasa merah), terbang keluar ke ruang antarbintang, mendingin dan mengembun - dengan cara yang hampir sama seperti setelah hari yang panas, kabut dari uap air yang didinginkan berkumpul di dataran rendah. Tergantung pada kondisi kristalisasi, struktur grafit berlapis, kristal berlian (bayangkan saja - seluruh awan berlian kecil!) Dan bahkan bola atom karbon berongga (fullerene) dapat diperoleh. Dan di dalamnya, mungkin, seperti di brankas atau wadah, partikel atmosfer bintang yang sangat kuno disimpan. Menemukan setitik debu seperti itu akan menjadi sukses besar.

Di mana debu kosmik ditemukan?

Harus dikatakan bahwa konsep kekosongan kosmik sebagai sesuatu yang benar-benar kosong telah lama hanya menjadi metafora puitis. Faktanya, seluruh ruang Semesta, baik di antara bintang-bintang maupun di antara galaksi, dipenuhi dengan materi, mengalir partikel dasar, radiasi dan medan - magnet, listrik dan gravitasi. Segala sesuatu yang secara relatif dapat disentuh adalah gas, debu, dan plasma, yang kontribusinya terhadap total massa Alam Semesta, menurut berbagai perkiraan, hanya sekitar 1-2% pada kepadatan sedang sekitar 10-24 g/cm3. Ada jumlah gas terbesar di luar angkasa, hampir 99%. Ini terutama hidrogen (sampai 77,4%) dan helium (21%), sisanya kurang dari dua persen dari massa. Dan kemudian ada debu - massanya hampir seratus kali lebih kecil dari gas.

Meskipun terkadang kekosongan di ruang antarbintang dan antargalaksi hampir ideal: terkadang ada 1 liter ruang untuk satu atom materi! Tidak ada ruang hampa seperti itu baik di laboratorium terestrial atau di dalam tata surya. Sebagai perbandingan, sebuah contoh dapat diberikan: dalam 1 cm 3 udara yang kita hirup, ada sekitar 30.000.000.000.000.000 molekul.

Materi ini didistribusikan sangat tidak merata di ruang antarbintang. Sebagian besar gas dan debu antarbintang membentuk lapisan gas dan debu di dekat bidang simetri piringan galaksi. Ketebalannya di Galaksi kita adalah beberapa ratus tahun cahaya. Sebagian besar gas dan debu di cabang spiral (lengan) dan intinya terkonsentrasi terutama di awan molekul raksasa dengan ukuran mulai dari 5 hingga 50 parsec (16-160 tahun cahaya) dan beratnya puluhan ribu bahkan jutaan massa matahari. Tetapi bahkan di dalam awan ini, materi juga didistribusikan secara tidak homogen. Dalam volume utama awan, yang disebut mantel bulu, terutama hidrogen molekuler, kerapatan partikel sekitar 100 buah per 1 cm 3. Di segel di dalam awan, mencapai puluhan ribu partikel dalam 1 cm 3, dan di inti segel ini - secara umum, jutaan partikel dalam 1 cm 3. Ketidakrataan dalam distribusi materi di Semesta inilah yang disebabkan oleh keberadaan bintang, planet, dan, pada akhirnya, diri kita sendiri. Karena di awan molekuler, padat dan relatif dingin, bintang-bintang lahir.

Menariknya, semakin tinggi kerapatan awan, semakin bervariasi komposisinya. Pada saat yang sama, ada korespondensi antara kerapatan dan suhu awan (atau bagian-bagiannya) dan zat-zat yang molekulnya ditemukan di sana. Di satu sisi, lebih mudah untuk mempelajari awan: mengamati komponen individualnya dalam rentang spektral yang berbeda dari garis karakteristik spektrum, misalnya, CO, OH atau NH 3, seseorang dapat "melihat" ke satu atau beberapa bagian lain darinya. Di sisi lain, data tentang komposisi cloud memungkinkan Anda untuk belajar banyak tentang proses yang terjadi di dalamnya.

Selain itu, di ruang antarbintang, dilihat dari spektrumnya, ada juga zat seperti itu, yang keberadaannya dalam kondisi terestrial tidak mungkin. Ini adalah ion dan radikal. Reaktivitas mereka sangat tinggi sehingga mereka langsung bereaksi di Bumi. Dan di ruang angkasa yang dingin, mereka hidup lama dan benar-benar bebas.

Secara umum, gas di ruang antarbintang tidak hanya bersifat atomik. Di tempat yang lebih dingin, tidak lebih dari 50 kelvin, atom-atom berhasil saling menempel membentuk molekul. Namun, sejumlah besar gas antarbintang masih dalam keadaan atom. Ini terutama hidrogen, bentuk netralnya ditemukan relatif baru - pada tahun 1951. Seperti yang Anda ketahui, ia memancarkan gelombang radio sepanjang 21 cm (frekuensi 1.420 MHz), yang intensitasnya digunakan untuk menentukan seberapa banyak ada di galaksi. Omong-omong, itu didistribusikan secara tidak homogen di ruang antara bintang-bintang. Di awan atom hidrogen, konsentrasinya mencapai beberapa atom dalam 1 cm 3, tetapi di antara awan itu urutan besarnya lebih rendah.

Akhirnya, gas ada dalam bentuk ion di dekat bintang panas. kuat radiasi ultraviolet memanas dan mengionisasi gas, dan mulai bersinar. Itulah sebabnya daerah dengan konsentrasi gas panas yang tinggi, dengan suhu sekitar 10.000 K, terlihat seperti awan bercahaya... Mereka disebut nebula gas ringan.

Dan di nebula mana pun, kurang lebih, ada debu antarbintang. Terlepas dari kenyataan bahwa nebula secara konvensional dibagi menjadi debu dan gas, ada debu di keduanya. Dan bagaimanapun, itu adalah debu yang tampaknya membantu bintang-bintang terbentuk di dalam perut nebula.

Objek berkabut

Di antara semua objek luar angkasa, nebula mungkin yang paling indah. Benar, nebula gelap dalam jangkauan yang terlihat terlihat seperti bercak hitam di langit - yang terbaik adalah mengamatinya di latar belakang Bima Sakti... Tetapi dalam rentang gelombang elektromagnetik lain, misalnya, inframerah, mereka terlihat sangat baik - dan gambarnya sangat tidak biasa.

Nebula disebut akumulasi gas dan debu yang terisolasi di ruang angkasa, dihubungkan oleh gaya gravitasi atau tekanan eksternal. Massanya bisa dari 0,1 hingga 10.000 massa matahari, dan ukurannya - dari 1 hingga 10 parsec.

Pada awalnya, para astronom terganggu oleh nebula. Hingga pertengahan XIX Selama berabad-abad, nebula yang ditemukan dianggap sebagai penghalang menjengkelkan yang menghalangi pengamatan bintang dan pencarian komet baru. Pada tahun 1714, orang Inggris Edmond Halley, yang namanya beruang komet terkenal, bahkan membuat "daftar hitam" enam nebula agar tidak menyesatkan "penangkap komet", dan orang Prancis Charles Messier memperluas daftar ini menjadi 103 objek. Untungnya, Sir William Herschel, seorang musisi yang mencintai astronomi, serta saudara perempuan dan putranya menjadi tertarik pada nebula. Mengamati langit dengan teleskop buatan sendiri, mereka meninggalkan katalog nebula dan gugusan bintang dengan informasi tentang 5.079 benda luar angkasa!

Herschels praktis kehabisan kemungkinan teleskop optik tahun-tahun itu. Namun, penemuan fotografi dan waktu besar eksposur memungkinkan untuk menemukan objek bercahaya sangat lemah. Beberapa saat kemudian, metode analisis spektral, pengamatan dalam berbagai rentang gelombang elektromagnetik memungkinkan di masa depan tidak hanya untuk mendeteksi banyak nebula baru, tetapi juga untuk menentukan struktur dan sifat mereka.

Nebula antarbintang terlihat cerah dalam dua kasus: baik itu sangat panas sehingga gasnya sendiri bersinar, nebula semacam itu disebut emisi; atau nebula itu sendiri dingin, tetapi debunya menyebarkan cahaya bintang terang di dekatnya - ini adalah nebula refleksi.

Nebula gelap juga merupakan kumpulan gas dan debu antarbintang. Tetapi tidak seperti nebula gas ringan, kadang-kadang terlihat bahkan dengan teropong atau teleskop yang kuat, seperti nebula Orion, nebula gelap tidak memancarkan cahaya, tetapi menyerapnya. Ketika cahaya dari sebuah bintang melewati nebula seperti itu, debu dapat sepenuhnya menyerapnya, mengubahnya menjadi radiasi infra merah yang tidak terlihat oleh mata. Oleh karena itu, nebula seperti itu terlihat seperti lubang pembuangan tanpa bintang di langit. V. Herschel menyebutnya "lubang di langit." Mungkin yang paling spektakuler adalah Nebula Horsehead.

Namun, partikel debu mungkin tidak sepenuhnya menyerap cahaya bintang, tetapi hanya menyebarkan sebagian, sementara secara selektif. Faktanya adalah bahwa ukuran partikel debu antarbintang mendekati panjang gelombang cahaya biru, sehingga lebih tersebar dan diserap, dan bagian "merah" dari cahaya bintang mencapai kita dengan lebih baik. Ngomong-ngomong, ini Cara yang baik memperkirakan ukuran partikel debu dengan cara mereka melemahkan cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda.

Bintang dari awan

Alasan munculnya bintang-bintang tidak diketahui secara pasti - hanya ada model yang kurang lebih dapat menjelaskan data eksperimen dengan andal. Selain itu, jalur pembentukan, sifat, dan nasib bintang selanjutnya sangat beragam dan bergantung pada banyak faktor. Namun, ada konsep yang mapan, atau lebih tepatnya, hipotesis yang paling rumit, yang intinya, dalam istilah yang paling umum, adalah bahwa bintang terbentuk dari gas antarbintang di daerah dengan kepadatan materi yang meningkat, yaitu di kedalaman awan antarbintang. Debu sebagai material bisa diabaikan, tetapi perannya dalam pembentukan bintang sangat besar.

Ini terjadi (dalam versi paling primitif, untuk satu bintang), rupanya, seperti ini. Pertama, awan protostellar mengembun dari medium antarbintang, yang mungkin disebabkan oleh ketidakstabilan gravitasi, tetapi alasannya mungkin berbeda dan belum sepenuhnya dipahami. Dengan satu atau lain cara, ia berkontraksi dan menarik materi dari ruang sekitarnya. Temperatur dan tekanan di pusatnya naik sampai molekul-molekul di pusat bola gas yang mengerut ini mulai hancur menjadi atom-atom dan kemudian menjadi ion-ion. Proses ini mendinginkan gas, dan tekanan di dalam inti turun tajam. Inti dikompresi, dan gelombang kejut merambat di dalam awan, membuang lapisan luarnya. Sebuah protobintang terbentuk, yang terus berkontraksi di bawah aksi gaya gravitasi sampai reaksi dimulai di pusatnya fusi termonuklir- konversi hidrogen menjadi helium. Perasan berlanjut untuk sementara waktu, sampai kekuatan kompresi gravitasi tidak akan diimbangi oleh kekuatan gas dan tekanan radiasi.

Jelas bahwa massa bintang yang terbentuk selalu lebih kecil dari massa nebula yang "melahirkannya". Bagian dari zat yang tidak sempat jatuh pada nukleus, selama proses ini, "tersapu" oleh gelombang kejut, radiasi, dan fluks partikel ke ruang sekitarnya.

Proses pembentukan bintang dan sistem bintang dipengaruhi oleh banyak faktor, termasuk medan magnet, yang sering berkontribusi pada "pecahnya" awan protostellar menjadi dua, lebih jarang tiga fragmen, yang masing-masing dikompresi oleh gravitasi menjadi bagiannya sendiri. protobintang. Ini adalah bagaimana, misalnya, banyak ganda sistem bintang- dua bintang yang berputar di sekitar pusat massa yang sama dan bergerak di ruang angkasa secara keseluruhan.

Saat bintang-bintang “menua”, bahan bakar nuklir secara bertahap terbakar, dan semakin cepat, semakin besar bintangnya. Dalam hal ini, reaksi siklus hidrogen digantikan oleh helium, kemudian sebagai akibat dari reaksi fusi nuklir, unsur-unsur kimia yang semakin berat terbentuk, hingga besi. Pada akhirnya, nukleus, yang tidak menerima lebih banyak energi dari reaksi termonuklir, ukurannya berkurang tajam, kehilangan stabilitasnya, dan substansinya, seolah-olah, jatuh dengan sendirinya. Sebuah ledakan kuat terjadi, di mana materi dapat memanas hingga miliaran derajat, dan interaksi antara inti mengarah pada pembentukan unsur-unsur kimia baru, hingga yang terberat. Ledakan itu disertai dengan pelepasan energi yang tajam dan pelepasan materi. Sebuah bintang meledak - proses ini disebut ledakan supernova. Pada akhirnya, bintang, tergantung pada massanya, akan berubah menjadi bintang neutron atau lubang hitam.

Mungkin, inilah yang sebenarnya terjadi. Bagaimanapun, tidak ada keraguan bahwa bintang muda, yaitu panas, dan gugusannya sebagian besar terletak di nebula, yaitu di daerah dengan kepadatan gas dan debu yang meningkat. Ini terlihat jelas dalam foto-foto yang diambil oleh teleskop dalam rentang panjang gelombang yang berbeda.

Tentu saja, ini tidak lebih dari eksposisi paling kasar dari urutan kejadian. Bagi kami, dua poin pada dasarnya penting. Pertama, apa peran debu dalam pembentukan bintang? Dan yang kedua - dari mana sebenarnya asalnya?

Refrigeran universal

Dalam massa total materi kosmik, debu itu sendiri, yaitu atom karbon, silikon, dan beberapa elemen lain yang digabungkan menjadi partikel padat, sangat kecil sehingga, bagaimanapun juga, ada bahan konstruksi untuk bintang-bintang, tampaknya, Anda tidak dapat memperhitungkannya. Namun, pada kenyataannya, peran mereka sangat besar - merekalah yang mendinginkan gas antarbintang yang panas, mengubahnya menjadi awan padat yang sangat dingin, dari mana bintang-bintang kemudian diperoleh.

Faktanya adalah bahwa gas antarbintang itu sendiri tidak dapat mendingin. Struktur elektronik atom hidrogen sedemikian rupa sehingga energi berlebih, jika ada, dapat dilepaskan dengan memancarkan cahaya di daerah spektrum tampak dan ultraviolet, tetapi tidak di daerah inframerah. Secara kiasan, hidrogen tidak tahu bagaimana memancarkan panas. Untuk mendinginkan dengan benar, ia membutuhkan "kulkas", yang perannya dimainkan oleh partikel debu antarbintang.

Selama tabrakan dengan partikel debu dengan kecepatan tinggi - tidak seperti partikel debu yang lebih berat dan lebih lambat, molekul gas terbang dengan cepat - mereka kehilangan kecepatan dan energi kinetiknya ditransfer ke partikel debu. Ia juga memanas dan mengeluarkan panas berlebih ini ke ruang sekitarnya, termasuk dalam bentuk radiasi infra merah, sementara ia mendingin pada saat yang sama. Jadi, mengambil panas dari molekul antarbintang, debu bertindak sebagai semacam radiator, mendinginkan awan gas. Tidak banyak dalam hal massa - sekitar 1% dari massa seluruh substansi awan, tetapi ini cukup untuk menghilangkan panas berlebih selama jutaan tahun.

Ketika suhu awan turun, begitu juga tekanannya, awan mengembun dan bintang-bintang sudah bisa lahir darinya. Sisa-sisa materi dari mana bintang itu lahir, pada gilirannya, adalah sumber pembentukan planet. Mereka sudah memasukkan partikel debu dalam komposisinya, dan dalam jumlah yang lebih besar. Karena, setelah lahir, bintang memanas dan mempercepat semua gas di sekitarnya, dan debu tetap beterbangan di dekatnya. Bagaimanapun, ia mampu mendingin dan tertarik pada bintang baru yang jauh lebih kuat daripada molekul gas individu. Pada akhirnya, awan debu muncul di sebelah bintang yang baru lahir, dan gas sarat debu di pinggirannya.

Planet gas seperti Saturnus, Uranus dan Neptunus lahir di sana. Nah, planet padat muncul di dekat bintang. Kami memilikinya Mars, Bumi, Venus dan Merkurius. Ternyata pembagian yang cukup jelas menjadi dua zona: planet gas dan planet padat. Jadi Bumi sebagian besar terbuat dari partikel debu antarbintang. Partikel debu logam menjadi bagian dari inti planet, dan sekarang Bumi memiliki inti besi yang sangat besar.

Misteri alam semesta muda

Jika sebuah galaksi telah terbentuk, lalu dari mana debu itu berasal - pada prinsipnya, para ilmuwan mengerti. Sumbernya yang paling signifikan adalah nova dan supernova, yang kehilangan sebagian massanya, "melempar" cangkang ke ruang sekitarnya. Selain itu, debu lahir di atmosfer raksasa merah yang mengembang, dari mana ia benar-benar tersapu oleh tekanan radiasi. Dalam keadaan sejuk, menurut standar bintang, atmosfer (sekitar 2,5 - 3 ribu Kelvin) terdapat cukup banyak molekul yang relatif kompleks.

Tapi di sini ada teka-teki yang belum terpecahkan. Selama ini diyakini bahwa debu adalah produk evolusi bintang. Dengan kata lain, bintang harus lahir, ada untuk beberapa waktu, menjadi tua dan, katakanlah, menghasilkan debu dalam ledakan supernova terakhir. Tapi apa yang lebih dulu - telur atau ayam? Debu pertama yang diperlukan untuk kelahiran bintang, atau bintang pertama, yang karena alasan tertentu lahir tanpa bantuan debu, menua, meledak, membentuk debu pertama.

Apa yang terjadi pada awalnya? Lagi pula, ketika Big Bang terjadi 14 miliar tahun yang lalu, hanya ada hidrogen dan helium di Semesta, tidak ada unsur lain! Dari merekalah galaksi-galaksi pertama mulai muncul, awan besar, dan di dalamnya - bintang-bintang pertama yang harus melalui perjalanan panjang. jalan hidup... Reaksi termonuklir di inti bintang seharusnya "mengelas" elemen kimia yang lebih kompleks, untuk mengubah hidrogen dan helium menjadi karbon, nitrogen, oksigen, dan sebagainya, dan setelah itu bintang seharusnya membuang semua ini ke luar angkasa, meledak atau secara bertahap. melepaskan amplopnya. Kemudian massa ini harus mendingin, mendingin dan, akhirnya, berubah menjadi debu. Tapi sudah 2 miliar tahun setelah Big Bang, di galaksi paling awal, ada debu! Dengan bantuan teleskop, ia ditemukan di galaksi yang berjarak 12 miliar tahun cahaya dari kita. Pada saat yang sama, 2 miliar tahun terlalu singkat untuk siklus hidup penuh bintang: selama waktu ini, sebagian besar bintang tidak punya waktu untuk menua. Dari mana asal debu di galaksi muda, jika seharusnya tidak ada apa-apa selain hidrogen dan helium, adalah sebuah misteri.

Setitik debu - sebuah reaktor

Debu antarbintang tidak hanya bertindak sebagai semacam pendingin universal, mungkin karena debu molekul kompleks muncul di ruang angkasa.

Faktanya adalah bahwa permukaan sebutir debu dapat secara bersamaan berfungsi sebagai reaktor, di mana molekul terbentuk dari atom, dan sebagai katalis untuk reaksi sintesisnya. Lagi pula, kemungkinan bahwa banyak atom dari unsur yang berbeda akan bertabrakan pada satu titik sekaligus, dan bahkan berinteraksi satu sama lain pada suhu sedikit di atas nol mutlak, sangat kecil. Di sisi lain, kemungkinan sebutir debu secara konsisten bertabrakan dalam penerbangan dengan berbagai atom atau molekul, terutama di dalam awan padat yang dingin, cukup tinggi. Sebenarnya, inilah yang terjadi - ini adalah bagaimana cangkang butiran debu antarbintang terbentuk dari atom dan molekul yang telah membeku di atasnya.

Atom-atom berada berdampingan pada permukaan padat. Bermigrasi di atas permukaan sebutir debu untuk mencari posisi yang paling menguntungkan secara energetik, atom-atom bertemu dan, berada dalam jarak dekat, dapat bereaksi satu sama lain. Tentu saja, sangat lambat - sesuai dengan suhu partikel debu. Permukaan partikel, terutama yang mengandung logam di inti, dapat menunjukkan sifat katalis. Para ahli kimia di Bumi sangat menyadari bahwa katalis yang paling efektif adalah partikel yang berukuran fraksi mikron, di mana molekul berkumpul dan kemudian masuk ke dalam reaksi, menjadi kondisi normal benar-benar "tidak peduli" satu sama lain. Rupanya, beginilah cara molekul hidrogen terbentuk: atom-atomnya "menempel" pada setitik debu, dan kemudian terbang menjauh darinya - tetapi sudah berpasangan, dalam bentuk molekul.

Mungkin butiran debu antarbintang kecil, yang menyimpan di cangkangnya beberapa molekul organik, termasuk asam amino paling sederhana, dan membawa "benih kehidupan" pertama ke Bumi sekitar 4 miliar tahun yang lalu. Ini, tentu saja, tidak lebih dari hipotesis yang indah. Tetapi yang menguntungkannya adalah kenyataan bahwa asam amino, glisin, ditemukan dalam komposisi gas dingin dan awan debu. Mungkin ada yang lain, hanya saja sejauh ini kemampuan teleskop tidak memungkinkan untuk dideteksi.

Perburuan debu

Tentu saja dimungkinkan untuk mempelajari sifat-sifat debu antarbintang dari kejauhan - dengan bantuan teleskop dan instrumen lain yang terletak di Bumi atau di satelitnya. Tetapi jauh lebih menggoda untuk menangkap partikel debu antarbintang, dan kemudian mempelajari secara rinci, mencari tahu - tidak secara teoritis, tetapi secara praktis, terdiri dari apa, bagaimana mereka diatur. Ada dua pilihan. Anda bisa mencapai kedalaman ruang angkasa, mengumpulkan debu antarbintang di sana, membawanya ke Bumi dan menganalisisnya oleh semua orang kemungkinan cara... Atau Anda dapat mencoba terbang keluar dari tata surya dan dalam perjalanan menganalisis debu tepat di atas pesawat ruang angkasa, mengirimkan data yang diterima ke Bumi.

Upaya pertama untuk membawa sampel debu antarbintang, dan secara umum materi medium antarbintang, dilakukan oleh NASA beberapa tahun lalu. Pesawat ruang angkasa itu dilengkapi dengan perangkap khusus - pengumpul untuk mengumpulkan debu antarbintang dan partikel angin kosmik. Untuk menangkap partikel debu tanpa kehilangan cangkangnya, perangkap diisi dengan zat khusus - yang disebut aerogel. Zat berbusa yang sangat ringan ini (komposisi yang merupakan rahasia dagang) menyerupai jeli. Begitu berada di dalamnya, partikel debu tersangkut, dan kemudian, seperti dalam perangkap apa pun, penutupnya terbanting menutup agar terbuka di Bumi.

Proyek ini disebut Stardust - Stardust. Program nya megah. Setelah diluncurkan pada Februari 1999, peralatan di kapal pada akhirnya akan mengumpulkan sampel debu antarbintang dan, secara terpisah, debu di sekitar Komet Wild-2, yang terbang di dekat Bumi pada Februari tahun lalu. Sekarang, dengan peti kemas yang berisi kargo berharga ini, kapal tersebut terbang pulang untuk mendarat pada 15 Januari 2006 di Utah, dekat Salt Lake City (AS). Saat itulah para astronom akhirnya akan melihat dengan mata kepala sendiri (dengan bantuan mikroskop, tentu saja) partikel-partikel debu itu, model komposisi dan struktur yang telah mereka prediksi.

Dan pada Agustus 2001, Genesis terbang untuk mengambil sampel materi dari luar angkasa. Proyek NASA ini ditujukan terutama untuk menangkap partikel. angin matahari... Setelah menghabiskan 1.127 hari di luar angkasa, di mana ia terbang sekitar 32 juta km, pesawat ruang angkasa itu kembali dan menjatuhkan kapsul dengan sampel yang diperoleh - perangkap dengan ion, partikel angin matahari - ke Bumi. Sayangnya, kemalangan terjadi - parasut tidak terbuka, dan kapsul menghantam tanah dengan ayunan penuh. Dan itu jatuh. Tentu saja, puing-puing itu dikumpulkan dan diperiksa dengan cermat. Namun, pada bulan Maret 2005, di sebuah konferensi di Houston, peserta program Don Barnetti mengatakan bahwa empat kolektor dengan partikel angin matahari tidak terpengaruh, dan para ilmuwan secara aktif mempelajari isinya, 0,4 mg dari angin matahari yang ditangkap, di Houston.

Namun, kini NASA tengah menyiapkan proyek ketiga, yang bahkan lebih ambisius. Ini akan menjadi misi luar angkasa Interstellar Probe. Kali ini pesawat ruang angkasa akan bergerak menjauh pada jarak 200 AU. e. dari Bumi (a. e. - jarak dari Bumi ke Matahari). Kapal ini tidak akan pernah kembali, tetapi semuanya akan "diisi" dengan berbagai macam peralatan, termasuk untuk analisis sampel debu antarbintang. Jika semuanya berhasil, partikel debu antarbintang dari luar angkasa akhirnya akan ditangkap, difoto, dan dianalisis - secara otomatis, tepat di atas pesawat ruang angkasa.

Pembentukan bintang muda

1. Awan molekuler galaksi raksasa dengan ukuran 100 parsec, massa 100.000 matahari, suhu 50 K, dan kepadatan 10 2 partikel / cm 3. Di dalam awan ini terdapat kondensasi skala besar - nebula gas dan debu difus (1-10 pc, 10.000 matahari, 20 K, 103 partikel / cm 3) dan kondensasi kecil - nebula gas dan debu (hingga 1 pc, 100-1.000 matahari , 20 K, 10 4 partikel / cm 3). Di dalam yang terakhir, hanya ada gumpalan butiran dengan ukuran 0,1 pc, massa 1-10 matahari dan kepadatan 10-10 6 partikel / cm 3, di mana bintang-bintang baru terbentuk.

2. Kelahiran bintang di dalam awan gas dan debu

3. Bintang baru dengan radiasi dan angin bintangnya mempercepat gas di sekitarnya dari dirinya sendiri

4. Sebuah bintang muda memasuki ruang angkasa, bersih dan bebas dari gas dan debu, menyingkirkan nebula yang memunculkannya

Tahapan perkembangan "embrio" bintang yang massanya sama dengan Matahari

5. Asal usul awan yang tidak stabil secara gravitasi dengan ukuran 2.000.000 matahari, dengan suhu sekitar 15 K dan kepadatan awal 10 -19 g / cm 3

6. Beberapa ratus ribu tahun kemudian, awan ini membentuk inti dengan suhu sekitar 200 K dan berukuran 100 matahari, massanya masih hanya 0,05 kali matahari.

7. Pada tahap ini, inti dengan suhu hingga 2.000 K menyusut tajam karena ionisasi hidrogen dan sekaligus memanas hingga 20.000 K, kecepatan materi jatuh ke bintang yang sedang tumbuh mencapai 100 km / s

8. Sebuah protobintang seukuran dua matahari dengan suhu pusat 2x10 5 K dan suhu permukaan 3x10 3 K

9. Tahap terakhir dalam pra-evolusi bintang adalah kompresi lambat, di mana isotop lithium dan berilium terbakar habis. Hanya setelah suhu naik menjadi 6x10 6 K di bagian dalam bintang, reaksi termonuklir dari sintesis helium dari hidrogen diluncurkan. Total durasi siklus nukleasi bintang seperti Matahari kita adalah 50 juta tahun, setelah itu bintang seperti itu dapat terbakar dengan aman selama miliaran tahun.

Olga Maksimenko, kandidat ilmu kimia

Selama tahun 2003-2008. Sekelompok ilmuwan Rusia dan Austria dengan partisipasi Heinz Kohlmann, ahli paleontologi terkenal dan kurator Taman Nasional Eisenwurzen, mempelajari bencana yang terjadi 65 juta tahun yang lalu, ketika lebih dari 75% dari semua organisme di Bumi, termasuk dinosaurus, mati. keluar. Sebagian besar peneliti percaya bahwa kepunahan itu terkait dengan dampak asteroid, meskipun ada sudut pandang lain.

Jejak bencana ini di bagian geologi disajikan lapisan tipis tanah liat hitam dengan ketebalan 1 sampai 5 cm.Salah satu bagian ini terletak di Austria, di Pegunungan Alpen Timur, di Taman Nasional dekat kota kecil Gams, terletak 200 km barat daya Wina. Sebagai hasil dari mempelajari sampel dari bagian ini menggunakan mikroskop elektron pemindaian, partikel dengan bentuk dan komposisi yang tidak biasa ditemukan, yang tidak terbentuk di bawah kondisi tanah dan termasuk debu kosmik.

Debu bintang di Bumi

Untuk pertama kalinya, jejak materi ruang angkasa di Bumi ditemukan di tanah liat laut dalam merah oleh ekspedisi Inggris yang menjelajahi dasar Samudra Dunia dengan kapal Challenger (1872–1876). Mereka dideskripsikan oleh Murray dan Renard pada tahun 1891. Di dua stasiun di Samudra Pasifik Selatan, ketika pengerukan dari kedalaman 4300 m, sampel nodul ferromangan dan mikrosfer magnetik dengan diameter hingga 100 m diangkat, yang kemudian disebut "bola luar angkasa" . Namun, detail mikrosfer besi yang diangkat oleh ekspedisi Challenger hanya diselidiki di tahun-tahun terakhir... Ternyata bola-bola itu 90% besi metalik, 10% nikel, dan permukaannya ditutupi kerak tipis oksida besi.

Beras. 1. Monolit dari bagian Gams 1, disiapkan untuk pengambilan sampel. Lapisan dilambangkan dengan huruf Latin usia yang berbeda... Lapisan transisi tanah liat antara periode Kapur dan Paleogen (usia sekitar 65 juta tahun), di mana akumulasi mikrosfer dan pelat logam ditemukan, ditandai dengan huruf "J". Foto oleh A.F. Gracheva

Penemuan bola misterius di tanah liat laut dalam, sebenarnya, terkait dengan awal studi materi kosmik di Bumi. Namun, ledakan minat para peneliti terhadap masalah ini terjadi setelah peluncuran pertama pesawat ruang angkasa, yang dengannya dimungkinkan untuk memilih tanah bulan dan sampel partikel debu dari berbagai bagian tata surya. Karya K.P. Florensky (1963), yang mempelajari jejak bencana Tunguska, dan E.L. Krinov (1971), yang mempelajari debu meteorik di lokasi jatuhnya meteorit Sikhote-Alin.

Ketertarikan para peneliti pada mikrosfer logam mengarah pada fakta bahwa mereka mulai ditemukan di batuan sedimen dari berbagai usia dan asal. Mikrosfer logam ditemukan di es Antartika dan Greenland, di sedimen laut dalam dan nodul mangan, di pasir gurun dan pantai pesisir. Mereka sering ditemukan di kawah meteorit dan di sebelah mereka.

Dalam dekade terakhir, mikrosfer logam yang berasal dari luar bumi telah ditemukan di batuan sedimen dari berbagai usia: dari Kambrium Bawah (sekitar 500 juta tahun yang lalu) hingga formasi modern.

Data tentang mikrosfer dan partikel lain dari sedimen purba memungkinkan untuk menilai volume, serta keseragaman atau ketidakrataan masuknya materi kosmik ke Bumi, perubahan komposisi partikel yang tiba ke Bumi dari luar angkasa, dan sumber utama zat ini. Hal ini penting karena proses ini mempengaruhi perkembangan kehidupan di Bumi. Banyak dari pertanyaan-pertanyaan ini masih jauh dari penyelesaian, tetapi akumulasi data dan studi komprehensif mereka tidak diragukan lagi akan memungkinkan untuk menjawabnya.

Sekarang diketahui bahwa total massa debu yang beredar di dalam orbit bumi adalah sekitar 1015 ton.Dari 4 hingga 10 ribu ton materi kosmik jatuh di permukaan bumi setiap tahun. 95% dari materi yang jatuh di permukaan bumi terdiri dari partikel dengan ukuran 50-400 mikron. Pertanyaan tentang bagaimana laju aliran materi kosmik ke Bumi berubah dari waktu ke waktu masih kontroversial sampai sekarang, meskipun banyak penelitian dilakukan dalam 10 tahun terakhir.

Berdasarkan ukuran partikel debu kosmik, debu kosmik antarplanet yang sebenarnya berukuran kurang dari 30 mikron dan mikrometeorit yang lebih besar dari 50 mikron saat ini sedang dipancarkan. Bahkan sebelumnya E.L. Krinov menyarankan untuk menyebut pecahan terkecil dari benda meteor yang meleleh dari permukaan mikrometeorit.

Kriteria ketat untuk membedakan debu kosmik dan partikel meteorit belum dikembangkan, dan bahkan menggunakan contoh bagian Gams yang kami pelajari, telah ditunjukkan bahwa partikel logam dan mikrosfer lebih beragam dalam bentuk dan komposisi daripada yang disediakan oleh klasifikasi yang ada. . Bentuk bulat yang hampir sempurna, kilau logam dan sifat magnetik partikel dianggap sebagai bukti asal kosmik mereka. Menurut ahli geokimia E.V. Sobotovich, "satu-satunya kriteria morfologis untuk menilai kosmogenitas bahan yang diteliti adalah keberadaan bola yang menyatu, termasuk bola magnet." Namun, selain bentuknya, yang sangat beragam, komposisi kimia zat itu pada dasarnya penting. Para peneliti telah menemukan bahwa bersama dengan mikrosfer asal kosmik, ada sejumlah besar bola dari asal yang berbeda - terkait dengan aktivitas gunung berapi, aktivitas vital bakteri, atau metamorfisme. Diketahui bahwa mikrosfer besi yang berasal dari gunung berapi jauh lebih jarang berbentuk bola ideal dan, terlebih lagi, memiliki campuran titanium (Ti) yang meningkat (lebih dari 10%).

Sekelompok ahli geologi Rusia-Austria dan kru film dari Vienna TV di bagian Gams di Pegunungan Alpen Timur. Di latar depan - A.F. Grachev

Asal usul debu kosmik

Asal usul debu kosmik masih menjadi bahan perdebatan. Profesor E.V. Sobotovich percaya bahwa debu kosmik dapat mewakili sisa-sisa awan protoplanet asli, yang ditentang oleh B.Yu. Levin dan A.N. Simonenko, percaya bahwa materi halus tidak dapat bertahan lama (Bumi dan Alam Semesta, 1980, No. 6).

Ada penjelasan lain: pembentukan debu kosmik dikaitkan dengan penghancuran asteroid dan komet. Seperti yang dicatat oleh E.V. Sobotovich, jika jumlah debu kosmik yang memasuki Bumi tidak berubah seiring waktu, maka B.Yu. Levin dan A.N. Symonenko.

Meskipun jumlah besar penelitian, jawaban atas pertanyaan mendasar ini tidak dapat diberikan pada saat ini, karena perkiraan kuantitatif sangat sedikit, dan keakuratannya masih dapat diperdebatkan. V baru-baru ini data dari studi isotop di bawah program NASA partikel debu kosmik sampel di stratosfer menunjukkan keberadaan partikel asal pra-matahari. Dalam komposisi debu ini, mineral seperti intan, moissanite (silikon karbida) dan korundum ditemukan, yang menurut isotop karbon dan nitrogen, memungkinkan untuk menghubungkan pembentukannya dengan waktu sebelum pembentukan tata surya. .

Pentingnya mempelajari debu kosmik dari perspektif geologis sudah jelas. Artikel ini menyajikan hasil pertama studi materi ruang angkasa pada lapisan lempung transisional pada batas Kapur-Paleogen (65 juta tahun yang lalu) dari bagian Gams, di Pegunungan Alpen Timur (Austria).

Karakteristik umum dari bagian Gams

Partikel asal kosmik diperoleh dari beberapa bagian lapisan transisi antara Kapur dan Paleogen (dalam literatur Jerman - perbatasan K / T), yang terletak di dekat desa alpine Gams, di mana sungai dengan nama yang sama di beberapa tempat membuka perbatasan ini.

Di bagian Gams 1, sebuah monolit dipotong dari singkapan, di mana batas K / T diekspresikan dengan sangat baik. Tingginya 46 cm, lebar - 30 cm di bagian bawah dan 22 cm - di bagian atas, tebal - 4 cm.Untuk studi umum bagian, monolit dibagi setelah 2 cm (dari bawah ke atas) menjadi lapisan yang ditunjuk oleh huruf alfabet Latin (A, B , C ... W), dan di dalam setiap lapisan, juga setelah 2 cm, tanda dibuat dengan angka (1, 2, 3, dll.). Lapisan transisi J pada antarmuka K / T dipelajari secara lebih rinci, di mana enam sublapisan dengan ketebalan sekitar 3 mm dibedakan.

Hasil penelitian yang diperoleh di bagian Gams 1 sebagian besar diulang ketika mempelajari bagian lain - Gams 2. Kompleks studi meliputi studi bagian tipis dan fraksi monomineral, analisis kimianya, serta fluoresensi sinar-X, aktivasi neutron dan Analisis struktural sinar-X, analisis isotop helium, karbon dan oksigen, penentuan komposisi mineral pada probe mikro, analisis magnetominalogis.

Berbagai mikropartikel

Mikrosfer besi dan nikel dari lapisan transisi antara Kapur dan Paleogen di bagian Gams: 1 - Mikrosfer Fe dengan permukaan kasar reticular-knob (bagian atas lapisan transisi J); 2 - Mikrosfer Fe dengan permukaan kasar paralel memanjang ( Bagian bawah lapisan transisi J); 3 - Mikrosfer Fe dengan elemen faceting kristalografi dan tekstur permukaan seperti jala kasar (lapisan M); 4 - Mikrosfer Fe dengan permukaan jala tipis (bagian atas lapisan transisi J); 5 - Ni mikrosfer dengan kristal di permukaan (bagian atas lapisan transisi J); 6 - agregat mikrosfer Ni yang disinter dengan kristal di permukaan (bagian atas lapisan transisi J); 7 - agregat mikrosfer Ni dengan berlian mikro (C; bagian atas lapisan transisi J); 8, 9 - bentuk karakteristik partikel logam dari lapisan transisi antara Kapur dan Paleogen di bagian Gams di Pegunungan Alpen Timur.

Di lapisan tanah liat transisi antara dua batas geologis - Kapur dan Paleogen, serta pada dua tingkat di endapan Paleosen di bagian Gams, banyak partikel logam dan mikrosfer asal kosmik ditemukan. Mereka jauh lebih bervariasi dalam bentuk, tekstur permukaan dan komposisi kimia dari semua yang diketahui sejauh ini di lapisan transisi tanah liat zaman ini di wilayah lain di dunia.

Di bagian Gams, materi luar angkasa diwakili oleh partikel halus dari berbagai bentuk, di antaranya yang paling umum adalah mikrosfer magnetik dengan ukuran mulai dari 0,7 hingga 100 mikron, yang terdiri dari 98% besi murni. Partikel tersebut dalam bentuk bola atau mikrosfer ditemukan dalam jumlah besar tidak hanya di lapisan J, tetapi juga di atasnya, di lempung Paleosen (lapisan K dan M).

Mikrosfer terdiri dari besi murni atau magnetit, beberapa di antaranya mengandung krom (Cr), paduan besi dan nikel (avaruite), dan nikel murni (Ni). Beberapa partikel Fe-Ni mengandung pengotor molibdenum (Mo). Di lapisan transisi tanah liat antara Kapur dan Paleogen, mereka semua ditemukan untuk pertama kalinya.

Kami belum pernah menemukan partikel dengan kandungan nikel tinggi dan campuran signifikan molibdenum, mikrosfer dengan kehadiran kromium dan potongan besi spiral. Selain mikrosfer dan partikel logam, Ni-spinel, mikrodiamond dengan mikrosfer Ni murni, serta lempengan Au, Cu yang sobek, yang tidak ditemukan pada endapan di bawah dan di atasnya, ditemukan di lapisan lempung transisional di Gams.

Karakteristik mikropartikel

Mikrosfer logam di bagian Gams hadir pada tiga tingkat stratigrafi: partikel besi dari berbagai bentuk terkonsentrasi di lapisan lempung transisi, di batupasir berbutir halus di atasnya dari lapisan K, dan tingkat ketiga dibentuk oleh batulanau dari lapisan M .

Beberapa daerah memiliki permukaan halus, yang lain - permukaan reticular-tuberous, yang lain ditutupi dengan jaringan poligonal kecil atau sistem retakan paralel yang memanjang dari satu retakan utama. Mereka berongga, berbentuk cangkang, diisi mineral tanah liat, juga dapat memiliki struktur konsentris internal. Partikel logam Fe dan mikrosfer ditemukan di seluruh lapisan lempung transisional, tetapi sebagian besar terkonsentrasi di cakrawala bawah dan tengah.

Mikrometeorit adalah partikel yang menyatu dari besi murni atau paduan besi-nikel Fe-Ni (avaruite); ukurannya dari 5 hingga 20 mikron. Banyak partikel avaruite terbatas pada tingkat atas lapisan transisi J, sedangkan partikel besi murni terdapat di bagian bawah dan atas lapisan transisi.

Partikel berbentuk pelat dengan permukaan berbonggol melintang hanya terdiri dari besi, lebarnya 10–20 m, dan panjangnya mencapai 150 m. Mereka sedikit melengkung dan bertemu di dasar lapisan transisi J. Di bagian bawahnya, pelat Fe-Ni dengan campuran Mo juga ditemukan.

Pelat paduan besi dan nikel memiliki bentuk memanjang, sedikit melengkung, dengan lekukan memanjang di permukaan, dimensi panjangnya bervariasi dari 70 hingga 150 m dengan lebar sekitar 20 m. Mereka lebih umum di bagian bawah dan tengah dari lapisan transisi.

Pelat besi dengan alur memanjang memiliki bentuk dan ukuran yang identik dengan pelat paduan Ni-Fe. Mereka terbatas pada bagian bawah dan tengah dari lapisan transisi.

Partikel besi murni, yang memiliki bentuk spiral teratur dan dibengkokkan dalam bentuk kait, sangat menarik. Mereka terutama terdiri dari Fe murni, jarang merupakan paduan Fe-Ni-Mo. Partikel besi melingkar ditemukan di bagian atas lapisan J dan di lapisan batu pasir di atasnya (lapisan K). Partikel Fe-Ni-Mo berbentuk heliks ditemukan di dasar lapisan transisi J.

Di bagian atas lapisan transisi J, terdapat beberapa butir mikrodiamond yang disinter dengan mikrosfer Ni. Studi microprobe bola nikel, dilakukan pada dua instrumen (dengan gelombang dan spektrometer dispersi energi), menunjukkan bahwa bola ini terdiri dari nikel hampir murni di bawah lapisan tipis oksida nikel. Permukaan semua bola nikel dihiasi dengan kristal bening dengan kembaran yang jelas berukuran 1-2 m. Nikel murni seperti itu dalam bentuk bola dengan permukaan yang terkristalisasi dengan baik tidak ditemukan baik di batuan beku maupun di meteorit, di mana nikel tentu mengandung sejumlah besar pengotor.

Saat mempelajari monolit dari bagian Gams 1, bola Ni murni hanya ditemukan di bagian paling atas dari lapisan transisi J (di bagian paling atas - lapisan sedimen yang sangat tipis J 6, yang ketebalannya tidak melebihi 200 m) , dan menurut data analisis magnetik termal nikel logam hadir di lapisan transisi mulai dari sublapisan J4. Di sini, bersama dengan bola Ni, berlian juga ditemukan. Dalam lapisan yang dikeluarkan dari sebuah kubus dengan luas 1 cm2, jumlah butir intan yang ditemukan adalah puluhan (dengan ukuran dari pecahan mikron hingga puluhan mikron), dan bola nikel dengan ukuran yang sama - dalam ratusan .

Sampel dari bagian atas lapisan transisi yang diambil langsung dari singkapan ditemukan mengandung intan dengan partikel nikel halus pada permukaan butir. Sangat penting bahwa ketika mempelajari sampel dari bagian lapisan J ini, keberadaan mineral moissanite juga terungkap. Sebelumnya, mikrodiamond ditemukan di lapisan transisi pada batas Kapur-Paleogen di Meksiko.

Temukan di daerah lain

Mikrosfer gam dengan konsentris struktur internal mirip dengan yang ditambang oleh ekspedisi Challenger di tanah liat laut dalam di Samudra Pasifik.

Partikel besi dengan bentuk tidak beraturan dengan tepi yang meleleh, serta dalam bentuk spiral dan kait dan pelat melengkung, sangat mirip dengan produk penghancuran meteorit yang jatuh ke Bumi, mereka dapat dianggap sebagai besi meteorik. Partikel avaruite dan nikel murni dapat dimasukkan ke dalam kategori yang sama.

Partikel besi melengkung dekat dengan berbagai bentuk air mata Pele - tetesan lava (lapilli), yang dilemparkan ke keadaan cair gunung berapi dari lubang selama letusan.

Dengan demikian, lapisan lempung transisional di Gams memiliki struktur yang heterogen dan jelas terbagi menjadi dua bagian. Di bagian bawah dan tengah, partikel besi dan mikrosfer mendominasi, sedangkan bagian atas lapisan diperkaya dengan nikel: partikel avaruite dan mikrosfer nikel dengan berlian. Ini dikonfirmasi tidak hanya oleh distribusi partikel besi dan nikel di tanah liat, tetapi juga oleh data analisis kimia dan termomagnetik.

Perbandingan data analisis termomagnetik dan analisis microprobe menunjukkan heterogenitas yang ekstrim dalam distribusi nikel, besi, dan paduannya di dalam lapisan J; namun, menurut hasil analisis termomagnetik, nikel murni tercatat hanya dari lapisan J4. Yang perlu diperhatikan adalah fakta bahwa besi heliks terjadi terutama di bagian atas lapisan J dan terus terjadi di lapisan K di atasnya, di mana, bagaimanapun, ada sedikit partikel Fe, Fe-Ni yang isometrik atau pipih.

Kami menekankan bahwa perbedaan yang begitu jelas dalam besi, nikel, dan iridium, yang dimanifestasikan dalam lapisan tanah liat transisi di Gams, juga ada di wilayah lain. Misalnya, di negara bagian New Jersey, AS, di lapisan bola transisi (6 cm), anomali iridium memanifestasikan dirinya secara tajam di dasarnya, dan mineral tumbukan terkonsentrasi hanya di bagian atas (1 cm) dari lapisan ini. Di Haiti, pada batas Kapur-Paleogen dan di bagian paling atas dari lapisan bola, pengayaan tajam dalam Ni dan kuarsa kejut dicatat.

Fenomena Latar Belakang untuk Bumi

Banyak fitur spherules Fe dan Fe-Ni yang ditemukan mirip dengan bola yang ditemukan oleh ekspedisi Challenger di lempung laut dalam Samudra Pasifik, di daerah bencana Tunguska dan situs jatuhnya Sikhote-Alin meteorit dan meteorit Nio di Jepang, serta pada batuan sedimen dari berbagai usia dari berbagai wilayah di dunia. Selain daerah bencana Tunguska dan jatuhnya meteorit Sikhote-Alin, dalam semua kasus lain pembentukan tidak hanya bola, tetapi juga partikel dari berbagai morfologi, yang terdiri dari besi murni (kadang-kadang dengan kandungan kromium) dan paduan nikel dengan besi, tidak ada hubungannya dengan peristiwa tumbukan. Kami menganggap kemunculan partikel-partikel tersebut sebagai akibat dari debu antarplanet kosmik yang jatuh ke permukaan bumi, sebuah proses yang terus berlangsung sejak pembentukan Bumi dan merupakan semacam fenomena latar belakang.

Banyak partikel yang dipelajari di bagian Gams memiliki komposisi yang mirip dengan komposisi kimia curah materi meteorit di lokasi jatuhnya meteorit Sikhote-Alin (menurut EL Krinov, ini adalah 93,29% besi, 5,94% nikel, 0,38% kobalt).

Kehadiran molibdenum di beberapa partikel tidak terduga karena mencakup banyak jenis meteorit. Kandungan molibdenum dalam meteorit (besi, batu, dan kondrit karbon) berkisar antara 6 hingga 7 g / t. Yang paling penting adalah penemuan molibdenit dalam meteorit Allende dalam bentuk inklusi dalam paduan logam dengan komposisi berikut (wt%): Fe - 31,1, Ni - 64,5, Co - 2.0, Cr - 0,3, V - 0,5, P - 0,1. Perlu dicatat bahwa molibdenum dan molibdenit asli juga ditemukan dalam sampel debu bulan oleh stasiun otomatis Luna-16, Luna-20, dan Luna-24.

Bola nikel murni yang pertama kali ditemukan dengan permukaan yang terkristalisasi dengan baik tidak diketahui baik di batuan beku maupun di meteorit, di mana nikel tentu mengandung sejumlah besar pengotor. Struktur permukaan bola nikel seperti itu dapat muncul jika asteroid (meteorit) jatuh, yang menyebabkan pelepasan energi, yang memungkinkan tidak hanya untuk melelehkan bahan benda yang jatuh, tetapi juga untuk menguapkannya. . Uap logam bisa terangkat oleh ledakan ke ketinggian yang sangat tinggi (mungkin puluhan kilometer), di mana kristalisasi terjadi.

Partikel terdiri dari avaruite (Ni3Fe) ditemukan bersama-sama dengan bola logam nikel. Mereka merujuk pada debu meteor, dan partikel besi yang menyatu (mikrometeorit) harus dianggap sebagai "debu meteorit" (dalam terminologi EL Krinov). Kristal berlian yang ditemui bersama dengan bola nikel kemungkinan besar muncul sebagai akibat dari ablasi (pelelehan dan penguapan) meteorit dari awan uap yang sama selama pendinginan berikutnya. Diketahui bahwa berlian sintetis diperoleh dengan kristalisasi spontan dari larutan karbon dalam lelehan logam (Ni, Fe) di atas garis kesetimbangan fase grafit-berlian dalam bentuk kristal tunggal, antar pertumbuhannya, kembarannya, agregat polikristalin, kristal bingkai, kristal berbentuk jarum, butir tidak beraturan. Hampir semua fitur tipomorfik yang terdaftar dari kristal berlian ditemukan dalam sampel yang diteliti.

Hal ini memungkinkan kita untuk menyimpulkan bahwa proses kristalisasi berlian di awan uap nikel-karbon selama pendinginan dan kristalisasi spontan dari larutan karbon dalam lelehan nikel dalam percobaan serupa. Namun, kesimpulan akhir tentang sifat berlian dapat dibuat setelah studi isotop rinci, yang diperlukan untuk mendapatkan jumlah zat yang cukup besar.

Dengan demikian, studi materi kosmik pada lapisan lempung transisional pada batas Kapur-Paleogen menunjukkan keberadaannya di semua bagian (dari lapisan J1 hingga lapisan J6), tetapi tanda-tanda peristiwa tumbukan hanya dicatat dari lapisan J4, yaitu 65 juta. tahun. Lapisan debu kosmik ini dapat dibandingkan dengan kematian dinosaurus.

A.F.GRACHEV Doktor Ilmu Geologi dan Mineralogi, Kandidat V.A.TSELMOVICH Ilmu Fisika dan Matematika, Institut Fisika Bumi RAS (IPE RAS), O. A. KORCHAGIN Kandidat Ilmu Geologi dan Mineralogi, Institut Geologi RAS (GIN RAS).

Majalah “Bumi dan Alam Semesta” No. 5 tahun 2008.

Debu antarbintang adalah produk dari proses berbagai intensitas yang terjadi di seluruh penjuru Semesta, dan partikelnya yang tak terlihat bahkan mencapai permukaan bumi, terbang di atmosfer di sekitar kita.

Berkali-kali dikonfirmasi fakta - alam tidak suka kekosongan. Antar bintang ruang angkasa, yang tampak bagi kita sebagai ruang hampa, sebenarnya diisi dengan gas dan partikel debu berukuran 0,01-0,2 mikron. Kombinasi elemen tak kasat mata ini memunculkan objek berukuran sangat besar, semacam awan Semesta, yang mampu menyerap beberapa jenis radiasi spektral dari bintang, terkadang menyembunyikannya sepenuhnya dari peneliti terestrial.

Terbuat dari apakah debu antarbintang?

Partikel mikroskopis ini memiliki inti yang terbentuk di selubung gas bintang dan sepenuhnya bergantung pada komposisinya. Misalnya, debu grafit terbentuk dari butiran luminer karbon, dan debu silikat dari oksigen. Ini adalah proses menarik yang berlangsung selama beberapa dekade: saat bintang mendingin, mereka kehilangan molekulnya, yang, terbang ke luar angkasa, bergabung menjadi beberapa kelompok dan menjadi dasar inti butiran debu. Selanjutnya, cangkang terbentuk dari atom hidrogen dan molekul yang lebih kompleks. Pada suhu rendah, debu antarbintang berbentuk kristal es. Saat berkeliaran di galaksi, pelancong kecil kehilangan sebagian gas saat dipanaskan, tetapi tempat molekul yang lolos diambil oleh yang baru.

Lokasi dan properti

Sebagian besar debu yang jatuh di Galaksi kita terkonsentrasi di wilayah Bima Sakti. Itu menonjol dengan latar belakang bintang-bintang dalam bentuk garis-garis dan bintik-bintik hitam. Terlepas dari kenyataan bahwa berat debu dapat diabaikan dibandingkan dengan berat gas dan hanya 1%, ia mampu menyembunyikan benda langit dari kita. Meskipun partikel terpisah puluhan meter satu sama lain, bahkan dalam jumlah ini, daerah terpadat menyerap hingga 95% cahaya yang dipancarkan oleh bintang. Dimensi awan gas dan debu di sistem kami sangat besar, diukur dalam ratusan tahun cahaya.

Pengaruh pada pengamatan

Gumpalan Thackeray membuat area langit di belakangnya tidak terlihat

Debu antarbintang menyerap sebagian besar radiasi dari bintang, terutama dalam spektrum biru, dan mendistorsi cahaya dan polaritasnya. Yang paling terdistorsi adalah panjang gelombang pendek dari sumber yang jauh. Mikropartikel yang bercampur dengan gas terlihat sebagai: titik gelap di Bima Sakti.

Karena faktor ini, inti Galaksi kita sepenuhnya tersembunyi dan hanya dapat diakses untuk pengamatan dalam sinar inframerah. Awan dengan konsentrasi debu yang tinggi menjadi hampir buram, sehingga partikel di dalamnya tidak kehilangan cangkang esnya. Peneliti dan ilmuwan modern percaya bahwa merekalah yang bersatu untuk membentuk inti komet baru.

Ilmu pengetahuan telah membuktikan pengaruh butiran debu pada proses pembentukan bintang. Partikel ini mengandung berbagai zat, termasuk logam, yang bertindak sebagai katalis untuk berbagai proses kimia.

Planet kita bertambah massanya setiap tahun karena debu antarbintang yang jatuh. Tentu saja, partikel mikroskopis ini tidak terlihat, dan untuk menemukan dan mempelajarinya, dasar laut dan meteorit diperiksa. Mengumpulkan dan mengirimkan debu antarbintang telah menjadi salah satu fungsi pesawat ruang angkasa dan misi.

Saat memasuki atmosfer Bumi, partikel besar kehilangan selubungnya, dan partikel kecil tak terlihat mengelilingi kita selama bertahun-tahun. Debu kosmik ada di mana-mana dan serupa di semua galaksi, para astronom secara teratur mengamati garis-garis gelap di muka dunia yang jauh.