A lodranit meteoritok forráségitestje

Szerző: Kormos Balázs

A lodranitok egy családba tartoznak az akapulkoit primitív akondrit meteorittípussal. A gyűjtők nagy kedvencei. De most egyelőre térjünk ki kizárólag a lodranitokra. Ez a típusú meteorit ugyebár szintén egy primitív akondrit. Fe-NI és szilikátos ásványok alkotják, főleg olivin és piroxén. Nevét az első ilyen típusú meteorithullásról kapta mely 1868. október 1-jén fényes nappal délután 2 órakor történt tanúk szeme láttára a pakisztáni, Lodhranban. Rendkívüli módon hasonlított a földi olivin bronzitokra a vas-nikkel (Fe-Ni) zárványokat leszámítva, valamint, hogy ilyen szépséges példányt még soha nem találtak a Föld nevű planétán.

A lodranit olyasmi, mint egy durvább szemcséjű akapulkoit és innen is a következtetés, hogy a forrás égitestjük azonos lehet. A főbb ásványai az alacsony mennyiségű kalcium piroxén és olivin, valamint plagioklász és troilit. Mellékesen találhatunk még benne például szulfidokat, foszfidot és krómot. Ezek tudatában és színképük alapján nagy valószínűséggel a lodranit és akapulkoit akondritok forrás égitetjei az S típusú kisbolygók. S és a C típusú kisbolygók voltak az elsőként viszonylag pontosabban leírt kisbolygók. Az S típusú kisbolygók mérsékleten fényesek, hasonlóan az M típusú fémes aszteroidákhoz. Az S típus annyit tesz, hogy silicaceous kisbolygó, ami egy szilikátos kompozitra utal. Az aszteroida öv 17%-át teszi ki ez a típus.

 

Egy ritka és különleges primitív akondrit, a szerző gyűjteményéből.

Tehát kicsit vissza ugorva mérsékleten fényes, fémes és magnézium szilikátos égitestek. Az aszteroida öv belső részében keringenek központi csillagunk körül. Legnagyobb képviselőik: (3) Juno, (29) Amphitrite, (7) Iris, (8) Flora, (9) Metis, (433) Eros, (532) Herculina és a (951) Gaspra. Ezek közül máris kiragadnék egy elég alaposan vizsgált és igen kellemetlen veszélyes pályán mozgó kisbolygót, az Erost. A (433) Eros egy Apollo-típusú kisbolygó (Apollo-Amor pontosabb megnevezésben) is egyben vagyis földközeli. 34,4×11,2×11,2 km a mérete. Ez a második legnagyobb földközeli aszteroida. 1898-ban fedezték fel. Sajnos megvan az esély rá, hogy találkozzon a Földdel, de ebbe talán jobb bele se gondolni. Hasonló mérető krátert ütne, mint a Chicxulub kráter, melyet ugyebár a dínók kihalásával együtt emlegetnek.

A (433) Eros (NASA) (1)

De maradjunk az űrben, és inkább legyünk az Eros felszínén. A NEAR-Shoemaker szonda látogatta meg az Erost kétszer is. Elsőként 1998-ban majd 2001. február 12-én bravúros manőverezéssel leszállt a felszínére. Rögtön ki is derült, hogy az Eros sűrűsége megegyezik a Föld kérgének sűrűségével. A NEAR-Shoemaker széles körben fotózta és térképezte fel a kisbolygót, ami nem volt éppen egyszerű az erősen változó gravitációs tényezők miatt. A végeredmény, ami jelen estben a legfontosabb számunkra, az aszteroidáról kidobódott törmelék forráshelye, mely egyetlen hatalmas becsapódási kráter. Éppen ezen okok miatt feltételezik (összesítve a tényeket: S és egyben Apollo-típusú, vagyis földközeli kisbolygó valamint a színképe alapján), hogy a lodranit meteoritok a (433) Erosról származnak.

Randevú az ’Oumuamua-val

2017. október 19-e felvillanyozta a csillagászokat, egy olyan égitestet találtunk, melyet ez idáig még soha. A Hawaii-szigeteken lévő Haleakala Obszervatórium Pan-STARRS1 1,8 méter átmérőjű távcsövével fedezték fel az ideiglenesen C/2017 U1 (PANSTARRS) névre keresztelt égitestet, mely ekkor már túl volt perihéliumán és egyre távolodott a Földtől. Az igazán különös benne a pályája és a sebessége volt, melyek egyértelműen bizonyították, hogy az égitest a Naprendszerünkön kívülről, a csillagközi térből érkezett. Bár minden bizonnyal számtalan ilyen objektum „tör be” Naprendszerünkbe, még nem volt lehetőségünk arra, hogy megfigyelhessünk egy ilyen csillagközi vándort. Mostanáig.

Az ’Oumuamua pályája (NASA/JPL és iVirtualtelescope.net)

Az égitest pályája erősen elnyúlt (excentricitása egészen pontosan 1,1994), olyannyira hogy ellentétben a naprendszerbeli égitestekkel, ez az égitest hiperbolapályán mozog. Ez az egyik bizonyítéka annak, hogy az ’Oumuamua kívülről érkezett, a másik pedig a sebessége, mely a csillagközi térben, a Naphoz képest 26,4 km/s volt; a 2017. szeptember 9-ei perihéliumakor pedig egészen 87,3 km/s-ra gyorsult.

Az ’Oumuamua pályája összehasonlítva egy üstökös pályájával. (Brooks Bays / SOEST Publication Services / UH Institute for Astronomy)

Az égitestet nem sokkal felfedezése után, üstökös-aktivitás híján C/2017 U1-ről A/2017 U1-re nevezték át (C=comet, A=asteroid), majd később az A-ból I, mint „Interstellar” lett, valamint egy nevet is kapott, így lett a neve 1I/2017 U1 (’Oumuamua). A furcsa név a hawaii bennszülött nyelven „messziről elsőként érkezett hírnök”-öt jelent, ennél a névnél már csak a Ráma lett volna találóbb. Egyes, meg nem erősített “pletykák” szerint eredetileg Rama-nak akarták volna az égitestet elnevezni, a győztes azonban az ‘Oumuamua lett. Akik olvasták Arthur C. Clarke: Randevú a Rámával c. nagyszerű sci-fijét, azok tudják: a regény és a valóság között zavarba ejtő hasonlóságok vannak…

Apropó! Ez idáig egyetlen olyan formájú égitesttel sem találkoztunk, mint az ’Oumuamua. Meglehetősen fura objektumról van szó: kb. 400 méter hosszú és csak kb. 40 (!) méter széles. A tengelye körül (ami kb. félúton van a hossztengelyen, arra merőlegesen) kb. 7,3 óra alatt fordul meg. Emiatt, valamint hosszúkás, szivar-szerű alakja miatt fényessége rendkívül gyorsan változik, 7,3 óra alatt a tízszeresére nő, vagy épp a tizedrészére csökken. Színe, vélhetően a kozmikus sugárzás miatt mélyvörös, mások szerint ez szén jelenlétére utal. Emellett nagyon sötét anyagból áll, a látható fény 96%-át elnyeli, anyaga pedig vélhetően rendkívül sűrű, valószínűleg fémből és/vagy kőből áll.

Fantáziarajz az ’Oumuamua-ról (ESO / M. Kornmesser)

Természetesen ez a bizarr, szivar-szerű forma és a Naprendszeren kívüli eredet sokak fantáziáját megmozgatta. Voltak, akik azt gondolták, hogy az ’Oumuamua furcsa alakja nem természetes eredetű, hanem tudatosan az űrutazáshoz lett megtervezve: ha csillagközi utazásokra építenénk egy űrhajót, a formája valószínűleg pont ilyen lenne. Elnyúlt formája és a „menetirány” felé néző részének kis felülete minimalizálja az űrbéli por és gázok keltette súrlódást. Ezt gondolták a Breakthrough Listen (Áttörő Lehallgatás) kutatói is, akik a Green Bank-i rádióteleszkóppal „lehallgatták” az ’Oumuamua-t, azonban 10 órányi megfigyelés sem hozott eredményt. Ennek fényében (jó eséllyel, bár nem száz százalékosan) ki lehet jelenteni, hogy az ’Oumuamua „csak” egy csillagközi aszteroida.

De mégis, hogyan lehet ilyen bizarr alakja? Egy nemrég publikált tanulmány, melyet az ELTE Gothard Asztrofizikai Obszervatórium és a MTA-BME Morfodinamikai Kutatócsoportja kutatói végeztek, arra jutott, hogy az égitest szokatlan alakját természetes kopás is képes lehet létrehozni. A kisbolygók alakját több minden befolyásolhatja, ilyenek az ütközés okozta darabolódás vagy a mikrometeoritok okozta kopás. Azonban az sem mindegy, hogy az adott kisbolygó egy darabból álló, ún. monolitikus égitest, vagy sok darabból álló „kőrakás”? Ha kőrakás-típusú az égitest, akkor kvázi gömb-alakot vesz fel az erodálódás során, ha azonban egyetlen tömbből álló monolit, akkor azon először nagy síklapok jönnek létre, majd az égitest fokozatosan elvékonyodik. Az ’Oumuamua, alakja miatt jó eséllyel egy monolitikus aszteroida, mely, mivel nagyon hosszú ideig bolyongott a csillagközi térben, távol a nagyobb égitestektől, eljuthatott a mikrometeoritok okozta kopás végállapotába.

Egy lehetséges magyarázat az ’Oumuamua alakjának létrejöttére (Domokos és mtsai, 2017)

Mi lesz a további sorsa ennek a furcsa jövevénynek? Miközben e sorokat olvassuk, az ’Oumuamua már kifelé halad a Naprendszerből, körülbelül 38 km/s-os sebességgel. Érdekesség, hogy az ’Oumuamua gyorsabb, mint bármelyik ember alkotta űrszonda, beleértve a Pioneer- és Voyager-űrszondákat vagy a New Horizons-t. Ilyen sebességgel a Jupiter pályáját idén májusban, a Szaturnuszét jövő év januárban, a Neptunuszét pedig 2022-ben fogja keresztezni. Ezt követően pedig örökre elhagyja Naprendszerünket.

Szerző: Kovács Gergő

Kapcsolódó cikkek:
‘Oumuamua: Megvan a forrás?
Könyvajánló: Arthur C. Clarke – Randevú a Rámával

 

Források:

https://solarsystem.nasa.gov/planets/oumuamua/indepth

https://www.sciencealert.com/interstellar-extrasolar-asteroid-weirder-than-we-knew-oumuamua

https://www.nasa.gov/planetarydefense/faq/interstellar

https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1737/eso1737a.pdf

https://www.nasa.gov/feature/solar-system-s-first-interstellar-visitor-dazzles-scientists

https://www.space.com/39100-interstellar-object-oumuamua-alien-life-search.html

https://www.csillagaszat.hu/hirek/gyorshir-felfedeztek-az-elso-csillagkozi-kisbolygot/

https://www.csillagaszat.hu/hirek/ilyet-meg-soha-nem-lattunk-ujabb-informaciok-az-elso-csillagkozi-kisbolygorol/

https://qubit.hu/2017/11/21/eloszor-jutott-a-fold-kozelebe-egy-masik-csillagrendszerbol-szarmazo-aszteroida

https://www.csillagaszat.hu/hirek/nr-egyeb-naprendszer/apro-objektumok/nr-apro-kisbolygok/magyar-kutatok-szerint-termeszetes-folyamatok-is-kialakithattak-a-csillagkozi-kisbolygo-alakjat/

http://www.letya.hu/2014/02/arthur-c-clarke-randevu-ramaval/

http://www.appy-geek.com/Web/ArticleWeb.aspx?regionid=3&articleid=123447159

https://breakthroughinitiatives.org/news/14

Naprendszerünk kezdeti planetológiája

Szerző: Balogh Gábor

A planetológia tulajdonképpen a földtudományok és a csillagászat – melyek maguk is több tudományágból állnak – közös területe. A földtan eszközeivel kutathatjuk a Naprendszer szilárd égitesteit, azoknak kőzeteit, az égitestek bolygóalakító folyamatait. A planetológia azonban már az első égitestek kialakulása előtt színre léphet, hiszen az első szilárd részecskék, a majdani bolygók építőkövei már a Naprendszer kialakulásának kezdeteinél létrejöttek. Sokat foglalkoztatta a kutatókat Naprendszerünk néhány érdekes tulajdonsága, melyekhez hasonlót nem látunk más naprendszereknél. Napunk egyedülálló csillag, mely aránylag ritka Galaxisunkban. A legtöbb csillag kettős, hármas, vagy még több napból álló rendszerben jön létre – a mi Napunk, ez a közepes méretű csillag, pedig egyedül van. Lehetséges lehetett vajon a Naprendszerünket kialakító kisméretű ősköd magától történő összeomlása, mely elvezetett Napunk és bolygórendszere létrejöttéhez?

Az ősi, kondritos meteoritokban található ősi részecskék adják meg a magyarázatot, hogy más folyamatoknak is be kellett következniük ahhoz, hogy ez az ősköd összeomolhasson. Ezek a részecskék a kondritos meteoritok anyagának csak 0,1%-át teszik ki, méretüket tekintve a mikrométer méretű szilícium-karbidtól a nanométer méretű gyémánt-szemcsékig terjednek. Ami érdekes bennük, az, hogy a Naprendszer létrejötte előtti időből származnak.

Naprendszer létrejötte előtti részecskék. (1)

A történet pedig, amire ezek a különleges részecskék tanítanak minket, az egyenesen lenyűgöző. Annak az inaktív, kisméretű csillagközi felhőnek, melyből később kialakult Naprendszerünk, közvetlen közelében két olyan esemény is lezajlott, mely nélkül nem alakult volna ki Napunk bolygórendszere. Az első eseményt egy úgynevezett AGB vörös óriás csillag közelsége tette lehetővé. Ezek a vörös óriások már oxigént és szenet is előállítanak, majd pulzálva kilövellik ezeket, és rengeteg olyan anyaggal gazdagítják környezetüket, mely anyagok fontos szerepet játszanak majd Naprendszerünkben.

Szupernóva születése egy csillagközi köd közelében (2)

A második esemény egy jóval drámaibb szupernóva volt. E hatalmas tömegű csillag robbanása során hatalmas anyagmennyiségeket lök ki, mely anyag nehéz elemekben, fémekben volt gazdag.  A kidobott anyag egyre távolodik, miközben egyre ritkább lesz. A robbanás lökéshulláma azonban közeli ködöket préselhet össze – és pontosan ez történt Naprendszerünket majdan alkotó csillagközi köddel is.

A csillagközi köd protoplanetáris koronggá omlik össze (3)

A szilárd anyag első részecskéi lassan egyre nagyobb és nagyobb részecskékké, porszerű anyaggá álltak össze. A fiatal, kialakuló Nap kitörései gyakran forró gázt lövelltek ki, melyek felolvasztották ezeket a részecskéket, melyek a súlytalanságban természetesen gömb alakúvá olvadtak, a kihűlés után is megtartva ezt az alakot. Ezekből a gömböcskékből, a kondrumokból alakultak ki később a bolygóalkotó planetezimálok, a „kisbolygók” és „üstökösök”.

Meteoritból kipreparált kondrumok (4)

A kondrumok később kövekké, sziklákká álltak össze. Egy meteorit szelete (5)

A jelenlevő gáz nagy részéből kialakult központi csillagunk, Nap, a korongban lévő gáz, fémek és jegek fennmaradó anyagából (naprendszerünk hozzávetőleges összetétele 98% gáz, 1,5% jegek, 0,5% fémek) pedig a bolygók. Természetesen, a különféle anyagok máshogy viselkednek. A Nap közelében a jegek (vízjég, ammónia és metánjég) természetesen nem stabilok, ezek csak a Naptól messze létezhettek, a kőbolygókat alkotó fémek és szilikátok viszont eltűrték a Nap közelségét.

Ezért is létezik Naprendszerünkben egy láthatatlan, mégis fontos határvonal, az úgynevezett jéghatár. E vonalon belül az űrben a jég elpárolog, nem stabil, tehát itt főleg fémek és szilikátok (valamint az ezekből létrejövő bolygók) léteznek, a határon kívül pedig a jég stabil lehet.

Jéghatár a Jupiter közelében húzódik (NASA felvételei alapján, a szerző által készített montázs)

A bolygóképződés során sok „nyersanyag” maradt, melyek különféle okok miatt nem álltak össze bolygókká. Ezek a planetezimálok – a jéghatár miatt – nagyjából két típusra oszthatók: „kisbolygókra”, melyek fémekből és szilikátokból állnak, és „üstökösökre”, melyek főleg jegekből és szénben gazdag porból állnak. A kisbolygók a Naphoz közelebb, az üstökösök a Naptól távolabb helyezkednek el. Természetesen, nincsen éles vonal a kétféle planetezimál között: vannak jeges kisbolygók és nagyon poros, köves üstökösök.

A fémekben és szilikátokban az impakt kinetikus energia, a szilikát-víz reakciók exoterm energiája, valamint a kisebb mértékben természetesen létező radioaktív bomlás hőt szabadít fel. A kisebb planetezimálokban kevesebbet, a nagyobb bolygókban többet. A kisbolygókban fejlődő hő nem tudja azokat felolvasztani, anyaguk a mélyben csak átforrósodik, de nem olvad meg. Az üstökösökben fejlődő hő még ennél is kisebb, hiszen anyaguk nagy része jég. Ez a hő csak arra elég, hogy a jeget felolvassza, bár ez is elég izgalmas gondolatokat szül: gondoljunk csak bele, hogy a szénben és szerves anyagokban gazdag langyos „sár” milyen izgalmas kémiai reakciókat szülhet.

Regionális metamorfózis a kisbolygókban, vizes átalakulás az üstökösökben (Ida aszteroida, NASA / JPL / USGS, 9P/Tempel üstökös, NASA képei alapján a szerző által készített montázs)

Nagyságrendileg, ha egy (kisbolygónál nagyobb) törpebolygó elég nagy (mintegy 500 km), akkor ez a belsejében fejlődő hő már megolvaszthatja annak anyagát, és a különféle anyagok már súly szerint el tudnak különülni.

A törpebolygók kialakulásuk után már átolvadtak (8)

A Föld (és más törpebolygók, bolygók) esetében felépítésük már szferikus lesz, tehát a nehezebb fémek (vas, nikkel) a magba süllyednek, a köpeny tartalmazza a peridotit-szerű nehezebb szilikátokat, és a kéreg pedig a legkönnyebb szilikátokat.

A Föld felépítése (9)

Naprendszerünk bolygóinak fejlődése természetesen kissé különbözött, de alapvetően mindegyik hasonló felépítéssel rendelkezik.

 

Források:

Presolar grains from meteorites: Remnants from the early times of the solar system
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009281905000115

Potassium heated Earth’s core
https://www.nature.com/news/2003/030508/full/news030505-5.html

Chondrules and the origin of meteorites
https://nau.edu/cefns/labs/meteorite/about/chondrules-and-the-origin-of-meteorites/

Chondrules – Annual Review of Earth and Planetary Sciences
https://www.annualreviews.org/doi/pdf/10.1146/annurev.earth.25.1.61

The Supernova Triggered Formation and Enrichment of Our Solar System
https://arxiv.org/pdf/1111.0012.pdf

Evidence from stable isotopes and 10Be for solar system formation triggered by a low-mass supernova
https://www.nature.com/articles/ncomms13639

Planetesimal formation starts at the snow line
https://arxiv.org/abs/1710.00009