Kredit gambar: WUSTL
Ann Nguyen memilih projek yang berisiko untuk pengajian siswazahnya di Universiti Washington di St. Louis. Pasukan universiti telah menyaring 100,000 biji dari meteorit untuk mencari jenis stardust tertentu? tanpa kejayaan.
Pada tahun 2000, Nguyen memutuskan untuk mencuba lagi. Kira-kira 59,000 biji kemudian, keputusannya yang gatal itu terbayar. Dalam edisi 5 Mac Sains, Nguyen dan penasihatnya, Ernst K. Zinner, Ph.D., profesor penyelidikan fizik dan sains bumi dan planet, baik dalam Seni & Sains, menerangkan sembilan titik stardust silikat? bijirin silikat presolar? dari salah satu meteorit paling primitif yang diketahui.
"Mencari silikat presolar dalam meteorit memberitahu kita bahawa sistem suria terbentuk dari gas dan debu, beberapa di antaranya tidak pernah menjadi sangat panas, bukan dari nebula suria yang panas," kata Zinner. "Menganalisis biji-bijian seperti itu memberikan maklumat mengenai sumber bintang mereka, proses nuklear dalam bintang, dan komposisi fizikal dan kimia atmosfera bintang."
Pada tahun 1987, Zinner dan rakan-rakan di Washington University dan sekumpulan saintis di University of Chicago menemui stardust pertama dalam meteorit. Biji-bijian presolar adalah bintik berlian dan silikon karbida. Walaupun jenis lain sejak itu ditemukan di meteorit, tidak ada yang terbuat dari silikat, sebatian silikon, oksigen dan unsur-unsur lain seperti magnesium dan besi.
"Ini cukup misteri kerana kita tahu, dari spektrum astronomi, bahawa biji-bijian silikat nampaknya jenis bijirin kaya oksigen yang paling banyak dibuat di bintang," kata Nguyen. "Tetapi sehingga sekarang, butir silikat presolar telah diasingkan hanya dari sampel partikel debu antarplet dari komet."
Sistem suria kita terbentuk dari awan gas dan debu yang dimuntahkan ke angkasa dengan meletup gergasi merah dan supernova. Sebilangan debu ini membentuk asteroid, dan meteorit adalah serpihan yang dilepaskan dari asteroid. Sebilangan besar zarah dalam meteorit menyerupai satu sama lain kerana habuk dari bintang yang berlainan menjadi homogen dalam inferno yang membentuk sistem suria. Sampel murni beberapa bintang terperangkap jauh di dalam beberapa meteorit, bagaimanapun. Biji-bijian yang kaya oksigen dapat dikenali dengan nisbah isotop oksigen yang tidak biasa.
Nguyen, seorang pelajar siswazah dalam ilmu bumi dan planet, menganalisis kira-kira 59,000 biji dari Acfer 094, sebuah meteorit yang dijumpai di Sahara pada tahun 1990. Dia memisahkan biji-bijian di dalam air dan bukannya dengan bahan kimia yang keras, yang dapat memusnahkan silikat. Dia juga menggunakan jenis probe ion baru yang disebut NanoSIMS (Secondary Ion Mass Spectrometer), yang dapat menyelesaikan objek yang lebih kecil daripada mikrometer (sepersejuta meter).
Zinner dan Frank Stadermann, Ph.D., saintis penyelidikan kanan di Makmal Sains Angkasa di universiti, membantu merancang dan menguji NanoSIMS, yang dibuat oleh CAMECA di Paris. Dengan kos $ 2 juta, Universiti Washington memperoleh instrumen pertama di dunia pada tahun 2001.
Probe ion mengarahkan pancaran ion ke satu tempat pada sampel. Rasuk melepaskan beberapa atom sampel sendiri, sebahagiannya menjadi terionisasi. Sinaran ion sekunder ini memasuki spektrometer massa yang ditetapkan untuk mengesan isotop tertentu. Oleh itu, probe ion dapat mengenal pasti biji-bijian yang mempunyai bahagian isotop yang tinggi atau rendah.
Tidak seperti probe ion lain, NanoSIMS dapat mengesan lima isotop yang berbeza secara serentak. Rasuk juga dapat bergerak secara automatik dari tempat ke tempat sehingga beratus-ratus atau ribuan butir dapat dianalisis dalam satu persediaan eksperimen. "NanoSIMS sangat penting untuk penemuan ini," kata Zinner. Biji-bijian silikat presolar ini sangat kecil? hanya pecahan mikrometer. Resolusi spatial dan kepekaan tinggi instrumen ini memungkinkan pengukuran ini. "
Dengan menggunakan pancaran utama ion cesium, Nguyen dengan susah payah mengukur jumlah tiga isotop oksigen? 16O, 17O dan 18O? di setiap sebilangan besar biji-bijian yang dipelajarinya. Sembilan butir, dengan diameter dari 0,1 hingga 0,5 mikrometer, mempunyai nisbah isotop oksigen yang tidak biasa dan sangat diperkaya dengan silikon. Biji silikat presolar ini terbahagi kepada empat kumpulan. Lima butir diperkaya pada 17O dan sedikit habis pada tahun 18O, menunjukkan bahawa pencampuran mendalam pada bintang raksasa merah atau raksasa asimptotik bertanggungjawab untuk komposisi isotop oksigen mereka.
Satu butir sangat habis pada 18O dan oleh itu kemungkinan dihasilkan dalam bintang berjisim rendah ketika bahan permukaan turun ke kawasan yang cukup panas untuk menyokong reaksi nuklear. Yang lain diperkaya pada tahun 16O, yang khas dari biji-bijian dari bintang yang mengandungi unsur-unsur yang lebih sedikit lebih berat daripada helium daripada matahari kita. Dua biji terakhir diperkaya pada 17O dan 18O dan mungkin berasal dari supernova atau bintang yang lebih diperkaya dengan unsur yang lebih berat daripada helium berbanding dengan matahari kita.
Dengan mendapatkan spektrum sinar-x penyebaran tenaga, Nguyen menentukan kemungkinan komposisi kimia enam butiran presolar. Tampaknya ada dua olivin dan dua piroksigen, yang kebanyakannya mengandung oksigen, magnesium, besi dan silikon tetapi dalam nisbah yang berbeza. Yang kelima adalah silikat kaya aluminium, dan yang keenam diperkaya dengan oksigen dan besi dan mungkin kaca dengan logam dan sulfida tertanam.
Keunggulan biji-bijian kaya zat besi mengejutkan, kata Nguyen, kerana spektrum astronomi telah mengesan lebih banyak biji-bijian kaya magnesium daripada biji-bijian kaya besi di atmosfera di sekitar bintang. "Mungkin besi dimasukkan ke dalam biji-bijian ini ketika tata surya terbentuk," jelasnya.
Maklumat terperinci mengenai stardust membuktikan bahawa sains angkasa boleh dilakukan di makmal, kata Zinner. "Menganalisis titik-titik kecil ini dapat memberi kita informasi, seperti nisbah isotop terperinci, yang tidak dapat diperoleh dengan teknik astronomi tradisional," tambahnya.
Nguyen kini merancang untuk melihat nisbah isotop silikon dan magnesium dalam sembilan butir. Dia juga ingin menganalisis jenis meteorit lain. "Acfer 094 adalah salah satu meteorit primitif yang telah dijumpai," katanya. "Oleh itu, kami mengharapkan ia memiliki biji-bijian presolar yang banyak. Dengan melihat meteorit yang mengalami lebih banyak proses, kita dapat mengetahui lebih lanjut mengenai kejadian yang dapat memusnahkan biji-bijian itu. "
Sumber Asal: Siaran Berita WUSTL
