Отримання розуміння утворення пилових зерен у міжзоряному газі може надати астрономам цінні знання та допомогти матеріалознавцям у створенні корисних наночастинок. Дослідники Університету Хоккайдо та їхні колеги з Японії та Німеччини виявили нову інформацію про походження міжзоряних частинок пилу завдяки лабораторним і ракетним дослідженням. Висновки, опубліковані в журналі Science Advances, можуть дати вченим глибше розуміння процесу формування та призвести до розробки більш ефективних та екологічно чистих методів створення наночастинок із практичним застосуванням.
Ці «досонячні» зерна можна знайти в метеоритах, які падають на Землю, що дозволяє лабораторним дослідженням виявити можливі шляхи їх утворення.
«Подібно до того, як форми сніжинок надають інформацію про температуру та вологість верхніх шарів атмосфери, характеристики досонячних зерен у метеоритах обмежують середовище витікання газу із зірок, у якому вони могли утворитися», — пояснює Юкі Кімура з Хоккайдо. команда. На жаль, однак, виявилося важко визначити можливі середовища для утворення зерен, що складаються з ядра з карбіду титану та навколишньої графітової вуглецевої оболонки.
Краще розуміння середовища навколо зірок, у якому могли утворитися зерна, має вирішальне значення для того, щоб дізнатися більше про міжзоряне середовище загалом. Це, своєю чергою, може допомогти прояснити, як еволюціонують зірки та як матеріали навколо них стають будівельними блоками для планет.
Структура зерен вказує на те, що їх ядро з карбіду титану спочатку утворилося, а потім було покрито товстим шаром вуглецю в більш віддалених регіонах витікання газу із зірок, які утворилися до Сонця.
Команда досліджувала умови, які могли б відтворити формування зерна в лабораторних дослідженнях моделювання, керуючись теоретичною роботою про зародження зерен – утворення зерен із крихітних оригінальних цяток. Ця робота була доповнена експериментами, проведеними в періоди мікрогравітації під час польотів суборбітальних ракет.
.
Результати принесли деякі сюрпризи. Вони припускають, що зерна, швидше за все, утворилися в тому, що дослідники називають некласичним шляхом зародження: серія з трьох окремих кроків, які не передбачені звичайними теоріями. По-перше, вуглець утворює крихітні однорідні ядра; потім титан осідає на цих ядрах вуглецю з утворенням частинок вуглецю, що містять карбід титану; нарешті, тисячі цих дрібних частинок зливаються, утворюючи зерно.
«Ми також припускаємо, що характеристики інших типів досонячних і сонячних зерен, які сформувалися на більш пізніх стадіях розвитку Сонячної системи, можна точно пояснити, враховуючи некласичні шляхи зародження, такі як ті, що запропоновані в нашій роботі», — підсумовує Кімура.
Дослідження може допомогти зрозуміти віддалені астрономічні події, включаючи гігантські зірки, новоутворені планетні системи та атмосфери планет у чужих сонячних системах навколо інших зірок. Але це також може допомогти вченим тут, на Землі, отримати кращий контроль над наночастинками, які вони досліджують для використання в багатьох галузях, включаючи сонячну енергію, хімічний каталіз, сенсори та наномедицину. Таким чином, потенційні наслідки вивчення крихітних зерен у метеоритах варіюються від майбутньої індустрії Землі до настільки далекого, наскільки ми можемо собі уявити.