Внеземные материалы
Внеземной материал относится к природным объектам, которые сейчас находятся на Земле и возникли из космоса. К таким материалам относятся космическая пыль и метеориты , а также образцы, доставленные на Землю миссиями по возврату образцов с Луны , астероидов и комет , а также солнечного ветра частицы .
Внеземные материалы представляют ценность для науки, поскольку они сохраняют примитивный состав газа и пыли, из которых сформировались Солнце и Солнечная система .
Категории
[ редактировать ]Внеземной материал для изучения на Земле можно разделить на несколько широких категорий, а именно:
- Метеориты слишком велики, чтобы испариться при входе в атмосферу, но достаточно малы, чтобы оставлять фрагменты на земле, среди которых, вероятно, есть образцы с астероидов и поясов Койпера, а также с Луны и Марса.
- Лунные камни, доставленные на Землю роботизированными лунными миссиями и экипажами.
- Космическая пыль, собранная на Земле, в стратосфере Земли и на низкой околоземной орбите , которая, вероятно, включает частицы современного межпланетного пылевого облака, а также комет.
- Образцы, собранные миссиями по возврату образцов с комет , астероидов , солнечного ветра , которые включают «частицы звездной пыли» из современной межзвездной среды.
- Пресолнечные зерна (извлеченные из метеоритов и частиц межпланетной пыли), которые предшествовали образованию Солнечной системы . Это самые первозданные и ценные образцы.
Собрано на Земле
[ редактировать ]
Примеры внеземного материала, собранного на Земле, включают космическую пыль и метеориты . Некоторые из метеоритов, найденных на Земле, произошли от другого объекта Солнечной системы, такого как Луна . [1] Марсианские метеориты , [2] [3] и метеорит HED с Весты . [4] [5] Другой пример — японская миссия «Танпопо» , которая собирала пыль с низкой околоземной орбиты. [6] В 2019 году исследователи обнаружили в Антарктиде межзвездную пыль, которую они относят к Местному межзвездному облаку . Обнаружение межзвездной пыли в Антарктиде было осуществлено путем измерения радионуклидов Fe-60 и Mn-53 с помощью высокочувствительной масс-спектрометрии ускорителя , где Fe-60 является явным признаком недавнего происхождения сверхновой. [7]
Миссии по возврату образцов
[ редактировать ]На сегодняшний день образцы лунного камня были собраны роботизированными миссиями и миссиями с экипажем. Комету Уайлд-2 ( «Генезис» миссия ) и астероид Итокава ( «Хаябуса» миссия ) посетили автоматические космические корабли, которые доставили образцы на Землю, а образцы солнечного ветра также были возвращены роботизированной миссией «Генезис» . [8] [9]
Текущие миссии по возврату образцов — это OSIRIS-REx к астероиду Бенну . [10] [11] и Хаябуса-2 к астероиду Рюгу . [12] Несколько миссий по возврату образцов запланированы на Луну, Марс и спутники Марса (см.: Миссия по возврату образцов#Список миссий ).
Материалы, полученные в ходе миссий по возврату проб, считаются первозданными и незагрязненными, а их обработка и изучение должны проводиться в специализированных учреждениях, где образцы защищены от земного загрязнения и от контакта с атмосферой. [13] [14] [15] [16] Эти объекты специально спроектированы для сохранения целостности проб и защиты Земли от потенциального биологического загрязнения. К телам с ограниченным доступом относятся планеты или спутники, которые, как предполагается, имели в прошлом или настоящем среду обитания для микроскопической жизни, и поэтому их следует рассматривать как чрезвычайно биологически опасные . [17] [18]
Направления обучения
[ редактировать ]Образцы, проанализированные на Земле, можно сопоставить с результатами дистанционного зондирования, чтобы лучше понять процессы, которые сформировали Солнечную систему .
Содержание элементов и изотопов
[ редактировать ]Современное содержание элементов накладывается на (развивающийся) средний галактический набор содержаний элементов, который был унаследован Солнечной системой вместе с некоторыми атомами из местных источников нуклеосинтеза во время формирования Солнца. [19] [20] [21] Знание об этих средних содержаниях элементов в планетных системах служит инструментом для отслеживания химических и физических процессов, участвующих в формировании планет и эволюции их поверхностей. [20]
Содержание изотопов дает важные сведения о происхождении, трансформации и геологическом возрасте анализируемого материала. [22]
Внеземные материалы также несут информацию о широком спектре ядерных процессов. К ним относятся, например: (i) распад ныне потухших радионуклидов из побочных продуктов сверхновых, попавших в материалы Солнечной системы незадолго до коллапса нашей Солнечной туманности ; [23] и (ii) продукты звездного и взрывного нуклеосинтеза, обнаруженные в почти неразбавленном виде в пресолнечных зернах . [24] Последние предоставляют астрономам информацию об экзотических средах ранней галактики Млечный Путь .
Благородные газы особенно полезны, потому что они избегают химических реакций, во-вторых, потому, что многие из них имеют более одного изотопа, который несет в себе признаки ядерных процессов, и потому, что их относительно легко извлечь из твердых материалов простым нагреванием. В результате они играют ключевую роль в изучении внеземных материалов. [25]
Эффекты ядерного расщепления
[ редактировать ]Частицы, подвергающиеся бомбардировке достаточно энергичными частицами, подобными космическим лучам , также испытывают превращение атомов одного вида в другой. Эти эффекты расщепления могут изменить изотопный состав микроэлементов в образцах таким образом, что это позволит исследователям определить природу их воздействия в космосе. [ нужна ссылка ]
Эти методы использовались, например, для поиска (и определения даты) событий в доземной истории родительского тела метеорита (например, крупного столкновения), которые радикально изменили космическое воздействие материала этого метеорита. Например, метеорит Мерчисон приземлился в Австралии в 1967 году, но его родительское тело, по-видимому, подверглось столкновению около 800 000 лет назад. [26] который разбил его на куски метрового размера.
Астробиология
[ редактировать ]Астробиология — междисциплинарная научная область, занимающаяся происхождением , ранней эволюцией , распространением и будущим жизни во Вселенной . Он включает в себя исследования присутствия органических соединений на кометах, астероидах, Марсе или спутниках планет-гигантов . В настоящее время разрабатываются несколько миссий по возврату образцов на астероиды и кометы, основной интерес которых представляет астробиология. Дополнительные образцы с астероидов, комет и лун могли бы помочь определить, сформировалась ли жизнь в других астрономических телах и могла ли она быть перенесена на Землю метеоритами или кометами — процесс, называемый панспермией . [27] [28] [29]
обильные органические соединения в примитивных метеоритах и частицах межпланетной пыли Считается, что происходят в основном из межзвездной среды . Однако этот материал мог быть модифицирован в протопланетном диске и модифицирован в различной степени в родительских телах астероидов. [30]
Космическая пыль содержит сложные органические соединения (аморфные органические вещества со смешанной ароматико - алифатической структурой), которые могут создаваться естественным путем звездами и радиацией. [31] [32] [33] Считается, что эти соединения в присутствии воды и других обитаемых факторов произвели и спонтанно собрали строительные блоки жизни. [34] [35]
Происхождение воды на Земле
[ редактировать ]Происхождение воды на Земле является предметом значительных исследований в области планетологии , астрономии и астробиологии . Изотопные соотношения обеспечивают уникальный «химический отпечаток», который используется для сравнения воды на Земле с водоемами в других частях Солнечной системы. Одно из таких изотопных соотношений — соотношение дейтерия и водорода (D/H) — особенно полезно при поиске происхождения воды на Земле. Однако когда и как эта вода была доставлена на Землю, остается предметом продолжающихся исследований. [36] [37]
См. также
[ редактировать ]- Космохимия
- Курирование внеземных образцов
- Глоссарий метеоритики
- Межпланетное пылевое облако
- Список марсианских метеоритов
- Миссия по возврату образцов с Марса
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «База данных Meteoritical Bulletin — результаты поиска лунных метеоритов» . База данных метеорологического бюллетеня . Метеоритическое общество. 15 августа 2017 года . Проверено 17 августа 2017 г.
- ^ База данных метеорологических бюллетеней
- ^ Трейман, А.Х.; и др. (октябрь 2000 г.). «Метеориты SNC с Марса». Планетарная и космическая наука . 48 (12–14): 1213–1230. Бибкод : 2000P&SS...48.1213T . дои : 10.1016/S0032-0633(00)00105-7 .
- ^ Максуин, штат Хайю; Р.П. Бинцель; MC Де Санктис; Э. Амманнито; ТД Преттиман; А.В. Бек; В. Редди; Л. Ле Корр; М. Дж. Гаффи; и др. (27 ноября 2013 г.). «Рассвет; связь Весты-HED; и геологический контекст эвкрита, диогенитов и говардитов» . Метеоритика и планетология . 48 (11): 2090–21–4. Бибкод : 2013M&PS...48.2090M . дои : 10.1111/maps.12108 .
- ^ Келли, MS; и др. (2003). «Количественные минералогические доказательства общего происхождения Коллаа 1929 года с 4 метеоритами Весты и HED» . Икар . 165 (1): 215–218. Бибкод : 2003Icar..165..215K . дои : 10.1016/S0019-1035(03)00149-0 .
- ^ Эксперимент Танпопо по астробиологическому воздействию и захвату микрометеороидов на борту открытого объекта МКС-JEM . (PDF) Х. Яно, А. Ямагиси, Х. Хашимото1, С. Ёкобори, К. Кобаяши, Х. Ябута, Х. Мита, М. Табата Х., Каваи, М. Хигасиде, К. Окудайра, С. Сасаки , Э. Имаи, Ю. Кавагути, Ю. Утибори11, С. Кодайра и группа проекта Танпопо. 45-я конференция по науке о Луне и планетах (2014 г.).
- ^ Колл, Д.; и др., др. (2019). «Межзвездный 60Fe в Антарктиде». Письма о физических отзывах . 123 (7): 072701. Бибкод : 2019PhRvL.123g2701K . doi : 10.1103/PhysRevLett.123.072701 . hdl : 1885/298253 . ПМИД 31491090 . S2CID 201868513 .
- ^ Условия и состав солнечного ветра во время миссии «Генезис», измеренные космическим кораблем на месте . Дэниел Б. Райзенфельд, Роджер К. Винс, Брюс Л. Барракло, Джон Т. Стейнберг, Марсия Нойгебауэр, Джим Рейнс, Томас Х. Зурбухен. Обзоры космической науки , июнь 2013 г., том 175, выпуск 1, стр. 125–164.
- ^ «Научная группа Бытия» . НАСА.
- ^ Чанг, Кеннет (3 декабря 2018 г.). «Осирис-Рекс НАСА прибыл к астероиду Бенну после двухлетнего путешествия» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 3 декабря 2018 г.
- ^ Мортен, Эрик (31 декабря 2018 г.). «Космический корабль НАСА OSIRIS-REx вышел на близкую орбиту вокруг Бенну, побив рекорд» . НАСА . Проверено 1 января 2019 г.
- ^ Кларк, Стивен (28 июня 2018 г.). «Японский космический корабль достиг астероида после трех с половиной лет пути» . Космический полет сейчас . Проверено 2 июля 2018 г.
- ^ Центр приема возвратных образцов с Марса — проект протокола испытаний для обнаружения возможных биологических опасностей в марсианских образцах, возвращенных на Землю (PDF) (Отчет). 2002.
Установка по возврату проб потребует объединения технологий, используемых для строительства лабораторий с максимальной степенью защиты (например, лабораторий уровня биобезопасности 4), с технологиями чистых помещений, которые потребуются для защиты марсианских образцов от загрязнения с Земли.
- ^ Проект протокола испытаний для обнаружения возможных биологических опасностей в марсианских образцах, возвращенных на Землю. Архивировано 22 февраля 2006 г. на Wayback Machine.
- ^ Робототехника для чистых помещений - подходящая технология для пункта приема проб . 2005.
- ^ «Десятилетние исследования Марса, 2010 г.» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 8 мая 2017 г. Проверено 8 июля 2019 г.
- ^ Полный текст Договора о космосе о принципах, регулирующих деятельность государств по исследованию и использованию космического пространства, включая Луну и другие небесные тела. Архивировано 8 июля 2013 г. в Wayback Machine - см. Статью IX.
- ^ Национальный центр пространственных исследований (CNES) (2008). «Договоры и рекомендации о планетарной защите» . Архивировано из оригинала 20 августа 2014 г. Проверено 11 сентября 2012 г.
- ^ Зюсс, HE; Юри, ХК (1956). «Изобилие элементов». Ред. Мод Физ . 28 (1): 53–74. Бибкод : 1956РвМП...28...53С . дои : 10.1103/RevModPhys.28.53 .
- ^ Перейти обратно: а б Кэмерон, AGW (1973). «Распространенность элементов в Солнечной системе». Космические науки преп . 15 (1): 121–146. Бибкод : 1973ССРв...15..121С . дои : 10.1007/BF00172440 . S2CID 120201972 .
- ^ Андерс, Э.; Эбихара, М. (1982). «Распространенность элементов Солнечной системы». Геохим. Космохим. Акта . 46 (11): 2363–2380. Бибкод : 1982GeCoA..46.2363A . дои : 10.1016/0016-7037(82)90208-3 .
- ^ Клейтон, Роберт Н. (1978). «Изотопные аномалии в ранней Солнечной системе» . Ежегодный обзор ядерной науки и науки о элементарных частицах . 28 : 501–522. Бибкод : 1978ARNPS..28..501C . дои : 10.1146/annurev.ns.28.120178.002441 .
- ^ Зиннер, Эрнст (2003). «Изотопный взгляд на раннюю Солнечную систему». Наука . 300 (5617): 265–267. дои : 10.1126/science.1080300 . ПМИД 12690180 . S2CID 118638578 .
- ^ Зиннер, Эрнст (1998). «Звездный нуклеосинтез и изотопный состав пресолнечных зерен примитивных метеоритов». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 26 : 147–188. Бибкод : 1998AREPS..26..147Z . дои : 10.1146/annurev.earth.26.1.147 .
- ^ Хоэнберг, К. (2006). «Масс-спектрометрия благородных газов в 21 веке». Geochimica et Cosmochimica Acta . 70 (18): А258. Бибкод : 2006GeCAS..70Q.258H . дои : 10.1016/j.gca.2006.06.518 .
- ^ MW Caffee, JN Goswami, CM Hohenberg, K. Marti и RC Reedy (1988) в «Метеоритах и ранней солнечной системе» (под ред. JF Kerridge и MS Matthews, U Ariz. Press, Tucson AZ) 205-245.
- ^ Рампелотто, PH (2010). «Панспермия: многообещающая область исследований» (PDF) . Научная конференция по астробиологии . Проверено 3 декабря 2014 г.
- ^ Шостак, Сет (26 октября 2018 г.). «Кометы и астероиды могут распространять жизнь по галактике. Являются ли микробы из космоса источником жизни на Земле?» . Новости Эн-Би-Си . Проверено 31 октября 2018 г.
- ^ Гинзбург, Идан; Лингам, Манасви; Леб, Авраам (11 октября 2018 г.). «Галактическая панспермия» . Астрофизический журнал . 868 (1): Л12. arXiv : 1810.04307 . Бибкод : 2018ApJ...868L..12G . дои : 10.3847/2041-8213/aaef2d . S2CID 119084109 .
- ^ [Проект 2. Внеземные материалы: происхождение и эволюция органического вещества и воды в Солнечной системе.] Институт астробиологии НАСА , Годовой отчет за 2007 год.
- ^ Чоу, Дениз (26 октября 2011 г.). «Открытие: космическая пыль содержит органическое вещество звезд» . Space.com . Проверено 26 октября 2011 г.
- ^ ScienceDaily Сотрудники (26 октября 2011 г.). «Астрономы обнаружили, что сложная органическая материя существует во Вселенной» . ScienceDaily . Проверено 27 октября 2011 г.
- ^ Квок, Солнце; Чжан, Юн (26 октября 2011 г.). «Смешанные ароматико-алифатические органические наночастицы как носители неидентифицированных свойств инфракрасного излучения». Природа . 479 (7371): 80–3. Бибкод : 2011Природа.479...80К . дои : 10.1038/nature10542 . ПМИД 22031328 . S2CID 4419859 .
- ^ «Об астробиологии» . Институт астробиологии НАСА . НАСА. 21 января 2008 г. Архивировано из оригинала 11 октября 2008 г. Проверено 20 октября 2008 г.
- ^ Кауфман, Марк. «История астробиологии» . НАСА . Проверено 14 февраля 2019 г.
- ^ Коуэн, Рон (9 мая 2013 г.). «Общий источник воды для Земли и Луны» . Природа . дои : 10.1038/nature.2013.12963 . S2CID 131174435 .
- ^ Генда, Хиденори (2016). «Происхождение океанов Земли: оценка общего количества, истории и запасов воды» . Геохимический журнал . 50 (1): 27–42. Бибкод : 2016GeocJ..50...27G . дои : 10.2343/geochemj.2.0398 . ISSN 0016-7002 . S2CID 92988014 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Planetary Science Research Discoveries Образовательный журнал со статьями о внеземных материалах.
