ธัญพืชในอุกกาบาต
เมล็ดของดาวฤกษ์เป็นสสารของแข็งที่บรรจุอยู่ในก๊าซระหว่างดวงดาวก่อนที่ดวงอาทิตย์จะก่อตัว ส่วนประกอบของละอองดาวสามารถระบุได้ในห้องปฏิบัติการโดยความอุดมสมบูรณ์ของไอโซโทปที่ผิดปกติและประกอบด้วยแร่ธาตุ หักเหแสงซึ่งรอดชีวิตจากการล่มสลายของเนบิวลา แสงอาทิตย์ และการก่อตัวของ Planetesimals .
สำหรับนักวิจัยอุกกาบาตคำว่า Presolar Grains หมายถึงธัญพืชที่มีขั้วสูงที่พบในอุกกาบาตซึ่งประกอบด้วย ละอองดาว อย่างท่วมท้น ยังไม่พบ ฝุ่นคอสมิค ประเภทอื่น ๆ อีกมากมายในอุกกาบาต เมล็ดสตาร์ดัสต์ที่มีค่าโพลาร์ประกอบด้วยเพียงประมาณ 0.1 เปอร์เซ็นต์ของมวลอนุภาคทั้งหมดที่พบในอุกกาบาต เมล็ดพืชดังกล่าวเป็นวัสดุที่มีความแตกต่างทางไอโซโทปซึ่งพบในเมทริกซ์ ที่มีเนื้อละเอียด ของ อุกกาบาต เช่น chondrites แบบดั้งเดิม ความแตกต่างของไอโซโทปของพวกมันจากอุกกาบาตที่ห่อหุ้มต้องการให้พวกมันเกิดก่อน ระบบสุริยะ ความเป็นผลึก ของกระจุกเหล่านั้นมีตั้งแต่คริสตัล ซิลิคอนคาร์ไบด์ ขนาดไมโครเมตร (มากถึง 10 อะตอม) จนถึงเพชรขนาดนาโนเมตร (ประมาณ 1,000 อะตอม) และไม่มีชั้น กราฟีน ผลึกน้อยกว่า 100 อะตอม ธัญพืชทนไฟบรรลุโครงสร้างแร่โดยการควบแน่นด้วยความร้อนภายในก๊าซที่ขยายตัวอย่างช้าๆของ ซูเปอร์โนวา และดาวยักษ์แดง
การศึกษาลักษณะเฉพาะ
สเปคโตรเจนของดาวฤกษ์จะถูกตรวจสอบโดยใช้การสแกนหรือการส่ง กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (SEM / TEM) และ มวลสาร วิธี (สเปกโตรเมตรีของก๊าซมีตระกูล , เรโซแนนซ์ไอออไนเซชันมวลสเปกโตรเมตรี (RIMS), มวลไอออนทุติยภูมิ (SIMS, NanoSIMS)) เม็ดคริสตัลที่ประกอบด้วยเพชรมีขนาดเพียงไม่กี่นาโนเมตรจึงเรียกว่านาโนไดมอนด์ เนื่องจากมีขนาดเล็กทำให้นาโนไดมอนด์จึงยากที่จะตรวจสอบและแม้ว่าพวกมันจะเป็นหนึ่งในธัญพืชชนิดแรกที่ค้นพบ แต่ก็ไม่ค่อยมีใครรู้เกี่ยวกับพวกมัน ขนาดโดยทั่วไปของธัญพืชอื่น ๆ ที่อยู่ในระยะห่างระหว่างไมโครเมตร
มีการระบุถึงเกรนที่มีค่าโพลาร์ซึ่งประกอบด้วยแร่ธาตุต่อไปนี้:
เพชร (C) ธัญพืชขนาดนาโนเมตร (~ 2.6 นาโนเมตร (เส้นผ่านศูนย์กลาง 1.0 × 10 นิ้ว)) อาจเกิดจากการสะสมของไอ
อนุภาคกราไฟท์ (C) และแอนไอออนบางตัวมีแกน กราฟีน แกน
ซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) ที่ไม่มีชั้นเป็นเม็ดเล็กขนาดไมโครมิเตอร์ Presolar SiC เกิดขึ้นในรูปแบบเม็ดเดี่ยวหรือ polytype intergrowths โครงสร้างอะตอมที่สังเกตได้ประกอบด้วยโพลีไทป์ลำดับต่ำสุด 2 แบบ ได้แก่ หกเหลี่ยม 2H และลูกบาศก์ 3C (มีระดับความผิดปกติของการเรียงซ้อนที่แตกต่างกัน) รวมทั้งเม็ด SiC ที่ไม่เรียงลำดับ 1 มิติ ในการเปรียบเทียบห้องปฏิบัติการภาคพื้นดินที่สังเคราะห์ SiC เป็นที่ทราบกันดีว่ามีลักษณะเป็นโพลีไทป์กว่าร้อยชนิด
ไทเทเนียมคาร์ไบด์ (TiC) และคาร์ไบด์อื่น ๆ ภายในธัญพืช C และ SiC
ซิลิคอนไนไตรด์ (Si 3N4)
คอรันดัม (Al 2O3)
spinel (MgAl 2O4)
hibonite ((Ca, Ce) (Al, Ti, Mg) 12O19)
ไทเทเนียมออกไซด์ (TiO 2)
แร่ซิลิเกต (โอลิวีน และ ไพร็อกซีน )
ข้อมูลเกี่ยวกับวิวัฒนาการของดาวฤกษ์
การศึกษาธัญพืชที่มีขั้วก่อนวัยให้ข้อมูลเกี่ยวกับ การสังเคราะห์ด้วยนิวเคลียส และ วิวัฒนาการของดาวฤกษ์ ธัญพืชที่มีลายเซ็นไอโซโทปของ “r-process ” (r apid neutron capture) และ alpha process (alpha capture) ของ nucleosynthesis มีประโยชน์ ในการทดสอบแบบจำลองของ supernovaeexplosions.
ตัวอย่างเช่นธัญพืชที่มีขั้วสูง (เมล็ดซูเปอร์โนวา) บางชนิดมี แคลเซียม -44 มากเกินไปซึ่งเป็นไอโซโทปที่เสถียรของแคลเซียมซึ่ง โดยปกติจะประกอบด้วยแคลเซียมเพียง 2% ของความอุดมสมบูรณ์แคลเซียมในธัญพืชที่มีขั้วบางชนิดเป็นส่วนประกอบหลัก Ca ซึ่งน่าจะเป็นซากของ radionuclide ที่สูญพันธุ์ไปแล้ว ไทเทเนียม -44 ซึ่งเป็นไอโซโทปของไททาเนียมซึ่งเกิดขึ้นมากมายใน ซูเปอร์โนวา Type II เช่น SN 1987A หลังจากการจับอนุภาคอัลฟาสี่อนุภาคอย่างรวดเร็วโดย Si หลังจากกระบวนการ การเผาไหม้ของซิลิกอน ตามปกติจะเริ่มขึ้นและก่อนที่จะมีการระเบิดของซูเปอร์โนวา อย่างไรก็ตาม Ti มีครึ่งชีวิตเพียง 59 ปีและในไม่ช้ามันก็เปลี่ยนเป็น Ca ทั้งหมด ส่วนเกินของผลิตภัณฑ์ที่สลายตัวของคนที่มีอายุยืนยาวขึ้น แต่สูญพันธุ์ไปแล้ว นิวไคลด์ แคลเซียม -41 (ครึ่งชีวิต 99,400 ปี) และ อะลูมิเนียม -26 (730,000 ปี) ยังตรวจพบในธัญพืชดังกล่าว ความผิดปกติของไอโซโทปในกระบวนการอย่างรวดเร็วของธัญพืชเหล่านี้รวมถึง ไนโตรเจน -15 และ ออกซิเจน -18 ที่มากเกินไปเมื่อเทียบกับความอุดมสมบูรณ์ของระบบสุริยะรวมถึงความมากเกินไปของ ที่อุดมด้วยนิวตรอน นิวไคลด์ที่มีความเสถียร Ca และ Ti
ธัญพืชอื่น ๆ (เมล็ดดาว AGB) ให้ข้อมูลเกี่ยวกับไอโซโทปและทางกายภาพของ aอาการ g iant b ไร่ ดาวซึ่งผลิตองค์ประกอบทนไฟที่มีน้ำหนักเบากว่าเหล็กในกาแลคซีส่วนใหญ่ เนื่องจากองค์ประกอบในอนุภาคเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นในช่วงเวลา (และสถานที่ต่างๆ) ในทางช้างเผือกตอนต้นชุดของอนุภาคที่รวบรวมได้จึงให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับ วิวัฒนาการของกาแลคซี ก่อนการก่อตัวของระบบสุริยะ
นอกเหนือจากการให้ข้อมูลเกี่ยวกับการสังเคราะห์นิวคลีโอซินขององค์ประกอบของเมล็ดพืชแล้วธัญพืชที่เป็นของแข็งยังให้ข้อมูลเกี่ยวกับสภาวะทางเคมี – ฟิสิกส์ที่พวกมันควบแน่นและเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นภายหลังการก่อตัว ตัวอย่างเช่นพิจารณา ยักษ์แดง ซึ่งผลิตคาร์บอนจำนวนมากในกาแลคซีของเรา บรรยากาศของพวกมันจะเย็นพอสำหรับกระบวนการควบแน่นที่เกิดขึ้นส่งผลให้เกิดการตกตะกอนของอนุภาคของแข็ง (เช่นการรวมตัวกันหลายอะตอมของธาตุเช่นคาร์บอน) ในบรรยากาศ ซึ่งแตกต่างจากบรรยากาศของ ดวงอาทิตย์ ซึ่งร้อนเกินกว่าที่อะตอมจะสร้างเป็นโมเลกุลที่ซับซ้อนขึ้นได้ จากนั้นชิ้นส่วนที่เป็นของแข็งเหล่านี้จะถูกฉีดเข้าไปในตัวกลางระหว่างดาวโดย ความดันรังสี ดังนั้นอนุภาคที่มีลายเซ็นของการสังเคราะห์นิวเคลียสของดาวฤกษ์จึงให้ข้อมูลเกี่ยวกับ (i) กระบวนการควบแน่นในชั้นบรรยากาศยักษ์แดง (ii) การแผ่รังสีและกระบวนการให้ความร้อนใน ตัวกลางระหว่างดวงดาว และ (iii) ประเภทของอนุภาคที่มี องค์ประกอบที่เราสร้างขึ้นทั่วทั้งกาแลคซีไปจนถึงระบบสุริยะของเรา
ในปี 1987 เพชรเม็ดและซิลิคอนคาร์ไบด์พบว่ามีอยู่มากมายในสารตกค้างที่ไม่ละลายน้ำในกรดและยังมีก๊าซมีตระกูลที่มีความเข้มข้นสูง ความผิดปกติของไอโซโทปที่มีนัยสำคัญถูกวัดโดยการปรับปรุง สเปกโตรเมตรีมวลไอออนทุติยภูมิ ภายในองค์ประกอบทางเคมีโครงสร้างของธัญพืชเหล่านี้ การทดลอง SIMS ที่ปรับปรุงใหม่แสดงให้เห็นว่าไอโซโทปของซิลิกอนภายในเม็ด SiC แต่ละเม็ดไม่มีอัตราส่วนไอโซโทปแสงอาทิตย์ แต่เป็นที่คาดหวังในดาวยักษ์แดงบางดวง การค้นพบละอองดาวจึงเกิดขึ้นในปี 1987 ในการวัดอัตราส่วนความอุดมสมบูรณ์ของไอโซโทปขององค์ประกอบโครงสร้าง (เช่นซิลิกอนในเมล็ด SiC) ในเมล็ดสตาร์ดัสต์ด้วยกล้องจุลทรรศน์ต้องใช้ขั้นตอนทางเทคโนโลยีและวิทยาศาสตร์ที่ยากสองขั้นตอน: 1) การหาตำแหน่งของสตาร์ดัสต์ขนาดไมครอนภายใน มวลที่ท่วมท้นของอุกกาบาต 2) การพัฒนาเทคโนโลยี SIMS ให้อยู่ในระดับที่สูงพอที่จะวัดอัตราส่วนความอุดมสมบูรณ์ของไอโซโทปภายในธัญพืชขนาดไมครอน Ernst Zinner กลายเป็นผู้นำด้านแอปพลิเคชั่น SIMS สำหรับธัญพืชขนาดเล็กอย่างไม่มีปัญหาทำให้เขาได้รับเสียงชื่นชมในประวัติศาสตร์
Presolar ของอุกกาบาต Murchison
ในเดือนมกราคม 2020 การวิเคราะห์ Murchison อุกกาบาต ที่พบใน ออสเตรเลีย ในปี 1969 เผยให้เห็นว่าละอองดาวก่อตัวขึ้นเมื่อ 5 ถึง 7 พันล้านปีก่อนซึ่งมีอายุมากกว่าดวงอาทิตย์ 4.6 พันล้านปีของโลกทำให้ดาวตกและละอองดาวเป็นวัสดุแข็งที่เก่าแก่ที่สุดที่เคยค้นพบบนโลก
