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望远镜和太空任务

望远镜和太空任务

太阳风洒在早期的太阳系上

27 Jun 2011 哈米什约翰斯顿
创世纪捕捉太阳风

2004年美国宇航局’S Genesis Space Mission制作了一个计划生意外的崩溃着陆,损害了其珍贵的太阳风粒子货物。现在,经过多年的艰苦工作,两组独立的科学家群体已经设法测量太阳风中的氮和氧同位素的相对丰富。他们的研究表明,地球上的同位素组成与太阳截然不同。结果可以向理解早期太阳系的条件是重要的,当地球形成时。

虽然科学家对地球,月亮和陨石的同位素丰富的元素知之甚少,但很少有关于太阳的人。幸运的是,太阳喷出了一个源源于叫太阳风的离子流,可以通过航天器捕获。虽然大多是氢气,风确实含有少量较重的元素,并且认为它们的同位素组合物类似于所形成的太阳系的材料类似。

聚焦风

Genesis使用太阳能 - 风浓缩器在大约两年内收集颗粒,该颗粒使用电场加速氧气和氮离子并将它们聚焦在许多超纯碳化碳纤维靶。尽管将靶向靶向靶向的离子数量增加了20倍,但在返回地球的任务时,目标中同位素的浓度仍然非常小,因此需要仔细分析。

但悲剧在2004年击中了任务’S样品返回胶囊未能部署其降落伞,因为它落在地球上。胶囊过热并粉碎进入地面,打开并打破了它的大部分内容,包括许多太阳风靶标。

剩下的目标是受到一系列材料(包括神秘油膜)的污染,科学家们走上了艰苦的过程来清洁样品。这种清洁很困难,因为氧气和氮离子驻留为100 NM下方的目标表面下方,很容易擦洗。

扫描表面

现在,已经充分清洁了碳化硅靶标以进行氧气和氮含量。在美国,英国和日本的加利福尼亚大学凯文麦克奈及同仁开展了一项研究。它们使用专为Genesis设计的仪器称为Megasims,其是耦合到加速器质谱仪的二次离子质谱仪。仪器的一个重要特征是它可以分析约2的样本的微小区域 µM在域中寻找没有受到污染的表面的区域。

该团队在样品中测量了氧-17,氧-18和氧-16的丰度。他们发现,氧气-17至氧-18的比率在阳光下和地球上是相同的。然而,他们发现氧气-16在阳光下比在地球上更大约7%。

“我们发现地球,月亮以及火星和火星和其他陨石是小行星样本的陨石,浓度低于太阳,” said McKeegan. “这一含义是我们没有形成创造太阳的同一太阳能星云材料–只有如何以及为何仍有待发现,” he added.

用离子清洁

与此同时,南希大学的伯纳德马蒂和同事法国和几家美国机构使用了二次离子质谱仪,测量太阳风中的氮-15至14的比率。从创世纪的目标置于仪器中,首先使用低能量离子清洗其表面。然后测量同位素浓度,以约10个区域中的深度测量 µm in diameter.

氮同位素的浓度在约80时达到峰值 纳米进入目标,球队所说的是一致的成因如何捕获太阳风。研究人员发现,在太阳风中,氮-15至氮气-14的比例比在地球中的比例更小约40%’s atmosphere.

芝加哥大学罗伯特·克莱顿没有参与任何一项研究,认为氧气和氮差异可能是阳光和早期太阳系中存在的气体分子云的相互作用的结果。该方法称为光解,并导致一氧化碳和分子氮分离成其组分原子。

不透明的气体云

分解分子所需的精确波长取决于其同位素组成,解释克莱顿。事实证明,分解由氧气-16制成的一氧化碳分子所需的光不会通过气体云行驶。这意味着云的内部将含有增强的原子氧-17和氧-18的浓度。这些释放的原子参与了导致矿物粉尘形成最终成为地球和内部行星的化学反应。根据克莱顿的说法,类似的方法还将增强粉尘中的氮气-15的量。

Clayton指出,木星上氮同位素的相对丰度类似于太阳风的相似性,表明在内阳系统中仅发生光解的同位素分离。

该研究描述了两篇论文中 科学.

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