Космос 23 сентября 2022

Материю ранней Солнечной системы исследовали с помощью квантового луча

Ученые использовали мюонный анализ астероида, чтобы определить состав материи ранней Солнечной системы.

Читайте «Хайтек» в

Группа исследователей под руководством Токийского университета опубликовала результаты изучения образца с астероида Рюгу, доставленного Японским агентством аэрокосмических исследований. Состав астероида уточняет химические свойства ранней Солнечной системы.

Для своей работы ученые разработали новый метод, который включал в себя съемку квантового луча или пучка отрицательных мюонов, производимого одним из крупнейших в мире ускорителей частиц высоких энергий J-PARC в Японии. Такой подход позволяет определить химический состав материала, не разрушая образец.

Сравнение состава образца астероида Рюгу (красный) и метеорита Оргей (синий). Изображение: Muon analysis team

Мюоны — одна из элементарных частиц во Вселенной. Они могут проникать в материалы глубже, чем рентгеновские лучи, что делает их идеальными для анализа материалов. Когда отрицательный мюон захватывается облучаемым образцом, образуется мюонный атом. Мюонные рентгеновские лучи, испускаемые такими атомами, обладают высокой энергией, поэтому их можно обнаружить с высокой чувствительностью.

При этом, чтобы не допустить загрязнения образцов атмосферой Земли, исследователи разработали специальную экспериментальную установку. Внутренние стенки камеры были облицованы чистой медью для минимизации фонового шума при анализе астероида. А он сам был помещен в газообразный гелий.

Сравнение состава доли различных веществ в образце с астероида Рюгу и метеоритов. Синия линия — средние данные по выборке углеродистых метеоритов, красный — метеорит Оргей. Изображение: Muon analysis team

Исследование показало, что образец во многом соответствовал по составу углеродистым метеоритам (хондритам), которые были обнаружены ранее и считаются образцом твердого вещества Солнечной системы. В нем были найдены многие вещества необходимые для жизни, в том числе углерод, азот и кислород. Но доля последнего по отношению к кремнию была значительно ниже, чем у найденных на Земле осколков.

Исследователи предполагают, что хондриты, которые упали на Землю, получили кислородное «загрязнение» в атмосфере Земли, а значит модель распределения химических веществ в ранней Солнечной системе, когда образовался Рюгу, должна быть пересмотрена с учетом новых данных.