NRL科学家在NASA星尘收集器发现“离开这个世界”微粒


美国海军研究实验室(NRL)研究物理学家朗达·斯特劳德博士和材料工程师纳比尔·巴西姆博士是加州大学伯克利分校的安德鲁·韦斯特法尔博士带领的国际初步检查组的一部分,他们分析了美国宇航局星尘星际尘埃收集器的样品,以确定被捕获的星际粒子。

这是一个自上而下的扫描电子显微镜的星际粉尘影响之一(1061N,3)。火山口大约是280纳米,灰尘颗粒残留物可见为火山口内“颠簸”的地形。 (照片:美国海军研究实验室)

2014年8月15日的“科学”杂志和“陨石与行星科学”系列论文综述了研究小组的发现。

斯特劳德博士解释说,这项研究工作是第一次在实验室中分析当地当代星际介质的粒子。她说:“这让我们对太阳系周围的环境有了新的认识,”她说,“以及构成新太阳能系统构建模块的固体材料类型。”总共有七个颗粒最有可能起源于太阳能系统被确定在气凝胶和铝箔收集材料。由斯特劳德博士领导的箔片分析小组确定了四个微小的陨石坑,是人体头发宽度的千分之几,其残留物与星际粒子的影响一致。

元素地图和暗场扫描透射电子显微镜图像的300纳米冲击火山口上的铝箔从美国宇航局星尘星际收集器。 (照片:美国海军研究实验室)

斯特劳德博士及其同事研究的尘埃颗粒被1999年发射的美国宇航局“星尘”号航天器上的星际尘埃捕获器捕获,这是自阿波罗时代以来的首次固体样品返回任务。在2000年和2002年的195天里,航天器从当地星际介质中流过太阳系的尘埃流中收集颗粒。星尘航天器于2006年重返地球,NASA随后将彗星和星际尘埃收集器的样本分发给科学家进行进一步研究。

韦斯特法尔博士领导的整个团队分析了气凝胶和箔收集器样品。由于粒子的元素组成和基于轨迹的建模,研究人员能够区分星际尘埃候选物和碎片。

在研究星尘样品之前,研究人员从星际尘埃的天文观测中得出了他们对星际尘埃的理解,包括星际尘埃的光学特性和气体成分的远程光谱,以及来自原位的测量卡西尼号,尤利西斯号和伽利略号飞船上的灰尘分析仪。研究人员严重依赖模型来理解粒子的性质,包括粒度分布,密度和成分。

这两个图像是安装在担架上用于扫描电子显微镜成像的箔片的光学显微照片。候选星际影响是在这两个箔,这是大约2毫米横跨33毫米长。研究人员现在可以直接对这些颗粒进行实验室测量,这提供了一个独立的测试,在这个测试上,光谱学的解释和原位粉尘测量的休息。研究小组正在解决一些重要的问题,包括:是否有一个主要的尘埃阶段,如果是,它的组成是什么?主要结构是结晶还是无定形?铁是否存在于金属,氧化物,碳化物和/或硫化物相中?颗粒是密集的还是蓬松的?是否有证据表明有机或类硅酸盐组合物的颗粒包膜?

在这一点上,团队已经确定在一些颗粒中存在结晶和多个含Fe相。结果,没有单一的当前模型 可以解释所有的星际分析。虽然实验室测量和模型表明星际起源是最有可能的,但一个或多个粒子的行星际起源是可能的。未来的工作将包括氧同位素测量,以寻找太阳系外的原始标志。展望未来,斯特劳德博士计划继续在星尘铝箔上寻找更多星际撞击坑。 “有超过100个箔片和许多气凝胶砖仍然需要成像和搜索,所以可能会发现额外的星际粒子。”

斯特劳德博士和她的NRL同事Nabil Bassim博士在NRL的材料科学工作和技术部门,材料和传感器分部。

来源:NRL