Meteoryty: Drobiny nadlatujące z kosmosu ważą w sumie niemało

W Sekcji Archeo w Pulsarze prezentujemy archiwalne teksty ze „Świata Nauki” i „Wiedzy i Życia”. Wciąż aktualne, intrygujące i inspirujące.

Kosmiczne drobiazgi spadały na naszą planetę przez całą jej historię, a niebiański deszcz pada każdego dnia. Pokaźne kawałki ze skał i metali to najbardziej efektowne przykłady, które widzimy jako ogniste smugi, gdy przedzierają się przez atmosferę i czasami docierają do Ziemi jako meteoryty. Jednakże większość tego, co spada na Ziemię, to submilimetrowe cząstki pyłu, zwane mikrometeorytami, które trudno wyśledzić i policzyć.

Niedawno zespół mierzący akumulację mikrometeorytów na Antarktydzie oszacował, że waga pozaziemskiego pyłu opadającego w ciągu roku na naszą planetę wynosi około 5200 t. Wyniki opublikowano w czasopiśmie „Earth and Planetary Science Letters” (2021).

Pokryte przez cały rok lodem obszary podbiegunowe są idealnym miejscem dla badań mikrometeorytów ze względu na ich geograficzną izolację i małą aktywność. Do tych rejonów dociera niewiele materiału z innych miejsc na Ziemi, więc lodowy teren pochłania kosmiczny pył, a ziemskie zanieczyszczenia są minimalne. Ponadto naukowcy, znajdując mikrometeoryty w warstwach śniegu, które powstały w różnych latach, potrafią określić, kiedy one spadły.

W takich badaniach sprawdzają się oba bieguny, ale „biegun południowy jest zdecydowanie lepszy, ponieważ otaczają go oceany – jesteś całkowicie odizolowany od lądu” – mówi współautor badań, kosmochemik z Sorbonne Université Jean Duprat.

W trakcie trzech sezonów badań terenowych w ciągu ostatnich dwóch dekad Duprat i jego koledzy zbierali mikrometeoryty w pobliżu francusko-włoskiej stacji badawczej Concordia na kopule lodowej Dome C na Antarktydzie. Julien Rojas, doktorant na Uniwersytecie Paris-Saclay i główny autor pracy, mówi, że rzadkie opady śniegu na tym obszarze pozwoliły zespołowi badać w jednym miejscu dekady rocznych złóż mikrometeorytów bez konieczności topienia ogromnych ilości lodu. Aby uniknąć skażeń wywołanych przez pracowników z Concordii, naukowcy używali tylko warstw śniegu powstałych przed 1995 rokiem – terminem rozpoczęcia badań w Dome C.

Badacze wyizolowali i przeanalizowali ponad 2000 pyłków. Drobinki kosmicznego pyłu mają zwykle kilka charakterystycznych cech – na przykład kulisty kształt (z powodu stapiania się w trakcie wchodzenia do atmosfery) lub wyraźnie nieziemski skład izotopów chemicznych. Z przeprowadzonej analizy wynika, że ponad 60% kosmicznego pyłu na Ziemi prawdopodobnie pochodzi od komet z „rodziny Jowisza”, czyli tych, których okresy orbitalne stały się krótsze niż 20 lat z powodu grawitacyjnego oddziaływania gigantycznej planety. Kolejne 20% pyłu najprawdopodobniej pochodzi z pasa planetoid leżącego między Marsem a Jowiszem. „Pył z komet jest bardziej puszysty niż z planetoid” – mówi Rojas dodając, że materiał kometarny jest również bogatszy w składniki organiczne.

„Meteoryty i pył kosmiczny to naprawdę interesujące, uzupełniające się zestawy astromateriałów” – mówi Marc Fries, planetolog i kurator należącej do NASA Kosmicznych Kolekcji Pyłu (Cosmic Dust Collections), który nie brał udziału w badaniach. Wyjaśnia, że asteroidy są zwykle spójnymi, skalistymi ciałami, których odłamki trafiają na powierzchnię Ziemi jako meteoryty, podczas gdy luźny materiał komet łatwo rozpada się na kosmiczny pył.

Związki organiczne z komet „prawdopodobnie dostarczyły na powierzchnię Ziemi znaczną część całkowitej ilości substancji lotnych: wody, węgla i innych materiałów, które były ważne dla chemii prebiotyków i rozwoju życia – mówi Fries. – Poznanie pełnego składu chemicznego tych cząstek daje nam obraz składu wewnętrznego Układu Słonecznego – w szczególności małych ciał”. Po skalibrowaniu kalendarza za pomocą rocznych opadów śniegu w Dome C i przeprowadzeniu ekstrapolacji na całą planetę, z obfitości pyłu wynika, że każdego roku na Ziemię spada go od 4000 do 6700 t, przy czym najbardziej prawdopodobna wartość to 5200. Geolog Kate Burgess z US Naval Research Laboratory, która nie brała udziału w badaniach, jest pod wrażeniem wyniku, ale ostrzega, że liczba ta może nie być ostatnim słowem. „Zliczanie tysięcy pyłków – aby uzyskać wystarczającą liczbę cząstek, w celu otrzymania wystarczająco dobrych statystyk, by wyeliminować wszelkie błędy statystyczne – wymaga ogromu pracy” – zauważa. W szczególności ilość pyłu ze źródeł przejściowych, takich jak komety, zmienia się w czasie. Mimo to Burgess chwali badania za nałożenie ściślejszych niż wcześniejsze ograniczeń dotyczących czasu gromadzenia się mikrometeorytów.

„Z perspektywy społeczności planetologów to naprawdę kawał dobrej roboty” – mówi Burgess. Fries zgadza się, dodając że „społeczność naukowa od dawna potrzebuje dokładnie takich próbek, jakie zebrał ten zespół” – to znaczy próbek, które są świeże, czyste i zgromadzone z drobiazgową precyzją i starannością.

Dziękujemy, że jesteś z nami. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża wyselekcjonowane badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.