Selama 2003–2008 sekelompok ilmuwan Rusia dan Austria dengan partisipasi Heinz Kohlmann, ahli paleontologi terkenal, kurator Taman Nasional Eisenwurzen, mempelajari bencana yang terjadi 65 juta tahun yang lalu, ketika lebih dari 75% dari semua organisme mati di Bumi, termasuk dinosaurus . Sebagian besar peneliti percaya bahwa kepunahan itu karena jatuhnya asteroid, meskipun ada sudut pandang lain.

Jejak malapetaka ini di bagian geologi diwakili oleh lapisan tipis tanah liat hitam dengan ketebalan 1 hingga 5 cm. Salah satu bagian ini terletak di Austria, di Pegunungan Alpen Timur, di Taman Nasional dekat kota kecil Gams, terletak 200 km barat daya Wina. Sebagai hasil dari mempelajari sampel dari bagian ini menggunakan pemindaian mikroskop elektron partikel dengan bentuk dan komposisi yang tidak biasa ditemukan, yang tidak terbentuk di bawah kondisi terestrial dan milik debu kosmik.

debu luar angkasa di tanah

Untuk pertama kalinya, jejak materi kosmik di Bumi ditemukan di tanah liat laut dalam merah oleh ekspedisi Inggris yang menjelajahi dasar Samudra Dunia dengan kapal Challenger (1872–1876). Mereka dijelaskan oleh Murray dan Renard pada tahun 1891. Di dua stasiun di bagian selatan Samudera Pasifik selama pengerukan dari kedalaman 4300 m, sampel nodul ferromangan dan mikrosfer magnetik dengan diameter hingga 100 mikron diangkat, yang kemudian diberi nama "bola kosmik". Namun, mikrosfer besi yang ditemukan oleh ekspedisi Challenger dipelajari secara rinci hanya di tahun-tahun terakhir. Ternyata 90% bola itu terdiri dari besi metalik, 10% nikel, dan permukaannya ditutupi dengan kerak tipis oksida besi.

Beras. 1. Monolit dari bagian Gams 1, disiapkan untuk pengambilan sampel. Lapisan ditandai dengan huruf Latin usia yang berbeda. Lapisan tanah liat transisi antara periode Kapur dan Paleogen (sekitar 65 juta tahun), di mana akumulasi mikrosfer logam dan pelat ditemukan, ditandai dengan huruf "J". Foto oleh A.F. Grachev

Dengan penemuan bola misterius di tanah liat laut dalam, sebenarnya, awal studi materi kosmik di Bumi terhubung. Namun, ledakan minat peneliti dalam masalah ini terjadi setelah peluncuran pertama. pesawat luar angkasa, dengan bantuan yang menjadi mungkin untuk memilih tanah bulan dan sampel partikel debu dari berbagai bagian tata surya. Pentingnya juga memiliki karya K.P. Florensky (1963), yang mempelajari jejak bencana Tunguska, dan E.L. Krinov (1971), yang mempelajari debu meteorik di lokasi jatuhnya meteorit Sikhote-Alin.

Ketertarikan para peneliti pada mikrosfer logam telah menyebabkan penemuan mereka pada batuan sedimen dari berbagai usia dan asal. Mikrosfer logam telah ditemukan di es Antartika dan Greenland, di sedimen laut dalam dan nodul mangan, di pasir gurun dan pantai pesisir. Mereka sering ditemukan di kawah meteorit dan di sebelahnya.

PADA dekade terakhir mikrosfer logam asal luar bumi ditemukan di batuan sedimen dari berbagai usia: dari Kambrium bawah (sekitar 500 juta tahun yang lalu) hingga formasi modern.

Data tentang mikrosfer dan partikel lain dari endapan purba memungkinkan untuk menilai volume, serta keseragaman atau ketidakrataan pasokan materi kosmik ke Bumi, perubahan komposisi partikel yang memasuki Bumi dari luar angkasa, dan yang utama. sumber soal ini. Hal ini penting karena proses ini mempengaruhi perkembangan kehidupan di Bumi. Banyak dari pertanyaan-pertanyaan ini masih jauh dari penyelesaian, tetapi akumulasi data dan studi komprehensif mereka tidak diragukan lagi akan memungkinkan untuk menjawabnya.

Sekarang diketahui bahwa berat keseluruhan debu yang beredar di dalam orbit bumi sekitar 1015 ton.Setiap tahun, dari 4 hingga 10 ribu ton materi kosmik jatuh ke permukaan bumi. 95% materi yang jatuh di permukaan bumi adalah partikel dengan ukuran 50-400 mikron. Pertanyaan tentang bagaimana laju kedatangan materi kosmik ke Bumi berubah seiring waktu masih kontroversial sampai sekarang, meskipun banyak penelitian dilakukan dalam 10 tahun terakhir.

Berdasarkan ukuran partikel debu kosmik, saat ini dibedakan debu kosmik antarplanet dengan ukuran kurang dari 30 mikron dan mikrometeorit yang lebih besar dari 50 mikron. Bahkan sebelumnya, E.L. Krinov menyarankan bahwa fragmen terkecil dari meteoroid yang meleleh dari permukaan disebut mikrometeorit.

Kriteria ketat untuk membedakan antara debu kosmik dan partikel meteorit belum dikembangkan, dan bahkan dengan menggunakan contoh bagian Ham yang kami pelajari, telah ditunjukkan bahwa partikel logam dan mikrosfer lebih beragam dalam bentuk dan komposisi daripada yang disediakan oleh yang ada. klasifikasi. Bentuk bulat hampir sempurna, kilau logam dan sifat magnetik partikel dilihat sebagai bukti keberadaan mereka asal kosmik. Menurut ahli geokimia E.V. Sobotovich, "satu-satunya kriteria morfologi penilaian kosmogenisitas bahan yang diteliti adalah adanya bola yang meleleh, termasuk yang magnetis. Namun, selain bentuknya yang sangat beragam, komposisi kimia zat itu pada dasarnya penting. Para peneliti menemukan bahwa, bersama dengan mikrosfer asal kosmik, ada jumlah yang banyak bola dari asal yang berbeda - terkait dengan aktivitas gunung berapi, aktivitas vital bakteri atau metamorfisme. Ada bukti bahwa mikrosfer besi yang berasal dari gunung berapi jauh lebih kecil kemungkinannya untuk memiliki bentuk bola yang ideal dan, terlebih lagi, memiliki campuran titanium (Ti) yang meningkat (lebih dari 10%).

Kelompok ahli geologi dan kru film Rusia-Austria Televisi Wina di bagian Gams di Pegunungan Alpen Timur. Di latar depan - A.F. Grachev

Asal usul debu kosmik

Pertanyaan tentang asal usul debu kosmik masih menjadi bahan perdebatan. Profesor E.V. Sobotovich percaya bahwa debu kosmik dapat mewakili sisa-sisa awan protoplanet asli, yang ditolak pada tahun 1973 oleh B.Yu. Levin dan A.N. Simonenko, percaya bahwa zat yang terdispersi halus tidak dapat bertahan lama (Bumi dan Alam Semesta, 1980, No. 6).

Ada penjelasan lain: pembentukan debu kosmik dikaitkan dengan penghancuran asteroid dan komet. Seperti yang dicatat oleh E.V. Sobotovich, jika jumlah debu kosmik yang memasuki Bumi tidak berubah seiring waktu, maka B.Yu. Levin dan A.N. Simonenko.

Meskipun jumlah besar penelitian, jawaban atas pertanyaan mendasar ini saat ini tidak dapat diberikan, karena penilaian kuantitatif sangat sedikit, dan akurasinya masih bisa diperdebatkan. PADA baru-baru ini data dari studi isotop di program NASA Partikel debu kosmik yang diambil sampelnya di stratosfer menunjukkan keberadaan partikel yang berasal dari pra-matahari. Mineral seperti berlian, moissanite (silikon karbida) dan korundum ditemukan dalam debu ini, yang, menggunakan isotop karbon dan nitrogen, memungkinkan kita untuk menghubungkan pembentukannya dengan waktu sebelum pembentukan tata surya.

Pentingnya mempelajari debu kosmik di bagian geologis sudah jelas. Artikel ini menyajikan hasil pertama studi materi kosmik di lapisan lempung transisional pada batas Kapur-Paleogen (65 juta tahun yang lalu) dari bagian Gams, di Pegunungan Alpen Timur (Austria).

Karakteristik umum dari bagian Gams

Partikel asal kosmik diperoleh dari beberapa bagian lapisan transisi antara Kapur dan Paleogen (dalam literatur berbahasa Jerman - batas K / T), terletak di dekat desa Alpine Gams, di mana sungai dengan nama yang sama di beberapa tempat mengungkapkan batas ini.

Pada bagian Gam 1, sebuah monolit dipotong dari singkapan, di mana batas K/T dinyatakan dengan sangat baik. Tingginya 46 cm, lebar bagian bawah 30 cm dan bagian atas 22 cm, tebalnya 4 cm studi umum bagian, monolit dibagi setelah 2 cm (dari bawah ke atas) menjadi beberapa lapisan, ditunjukkan dengan huruf alfabet latin(A, B, C…W), dan di dalam setiap lapisan, angka (1, 2, 3, dst.) juga ditandai setiap 2 cm. Lapisan transisi J pada antarmuka K/T dipelajari secara lebih rinci, di mana enam sublapisan dengan ketebalan sekitar 3 mm diidentifikasi.

Hasil studi yang diperoleh di bagian Gams 1 sebagian besar diulang dalam studi bagian lain - Gams 2. Kompleks studi termasuk studi bagian tipis dan fraksi monomineral, analisis kimianya, serta fluoresensi sinar-X, aktivasi neutron dan analisis struktur sinar-X, analisis helium, karbon dan oksigen, penentuan komposisi mineral pada microprobe, analisis magnetomineralogi.

Berbagai mikropartikel

Mikrosfer besi dan nikel dari lapisan transisi antara Kapur dan Paleogen di bagian Gams: 1 – Mikrosfer Fe dengan permukaan retikulat-hummocky kasar ( bagian atas lapisan transisi J); 2 – Mikrosfer Fe dengan permukaan kasar paralel memanjang ( Bagian bawah lapisan transisi J); 3 – Mikrosfer Fe dengan elemen faceting kristalografi dan tekstur permukaan jaringan seluler kasar (lapisan M); 4 – Mikrosfer Fe dengan permukaan jaringan tipis (bagian atas lapisan transisi J); 5 – Ni mikrosfer dengan kristal di permukaan (bagian atas lapisan transisi J); 6 – agregat mikrosfer Ni yang disinter dengan kristalit di permukaan (bagian atas lapisan transisi J); 7 – kumpulan mikrosfer Ni dengan berlian mikro (C; bagian atas lapisan transisi J); 8, 9 - bentuk karakteristik partikel logam dari lapisan transisi antara Kapur dan Paleogen di bagian Gams di Pegunungan Alpen Timur.

Pada lapisan transisi tanah liat antara dua batas geologis– Kapur dan Paleogen, serta pada dua tingkat di endapan Paleosen di bagian Gams, banyak partikel logam dan mikrosfer asal kosmik ditemukan. Mereka jauh lebih beragam dalam bentuk, tekstur permukaan, dan komposisi kimia daripada semua yang diketahui sejauh ini di lapisan tanah liat transisi dari zaman ini di wilayah lain di dunia.

Di bagian Gams, materi kosmik diwakili oleh partikel halus berbagai bentuk, di antaranya yang paling umum adalah mikrosfer magnetik dengan ukuran mulai dari 0,7 hingga 100 mikron, yang terdiri dari 98% besi murni. Partikel tersebut dalam bentuk spherules atau microspherules ditemukan dalam jumlah besar tidak hanya di lapisan J, tetapi juga lebih tinggi, di lempung Paleosen (lapisan K dan M).

Mikrosfer terdiri dari besi murni atau magnetit, beberapa di antaranya memiliki pengotor krom (Cr), paduan besi dan nikel (avaruite), dan nikel murni (Ni). Beberapa partikel Fe-Ni mengandung campuran molibdenum (Mo). Pada lapisan tanah liat transisi antara Kapur dan Paleogen, semuanya ditemukan untuk pertama kalinya.

Belum pernah menemukan partikel dengan konten tinggi nikel dan campuran molibdenum yang signifikan, mikrosfer dengan adanya kromium dan potongan besi spiral. Selain mikrosfer logam dan partikel, Ni-spinel, mikrodiamond dengan mikrosfer Ni murni, serta lempengan Au dan Cu yang sobek, yang tidak ditemukan pada endapan di bawah dan di atasnya, ditemukan di lapisan lempung transisional di Gams.

Karakterisasi mikropartikel

Mikrosfer logam di bagian Gams hadir pada tiga tingkat stratigrafi: partikel besi dari berbagai bentuk terkonsentrasi di lapisan lempung transisi, di atas batupasir berbutir halus di lapisan K, dan tingkat ketiga dibentuk oleh batulanau lapisan M.

Beberapa bola memiliki permukaan yang halus, yang lain memiliki permukaan berbukit retikulat, dan yang lainnya ditutupi dengan jaringan retakan poligonal kecil atau sistem retakan paralel yang memanjang dari satu retakan utama. Mereka berongga, seperti cangkang, diisi dengan mineral tanah liat, dan mungkin juga memiliki struktur konsentris internal. Partikel logam dan mikrosfer Fe ditemukan di seluruh lapisan lempung transisional, tetapi sebagian besar terkonsentrasi di cakrawala bawah dan tengah.

Mikrometeorit adalah partikel lelehan besi murni atau paduan besi-nikel Fe-Ni (awaruite); ukurannya dari 5 hingga 20 mikron. Banyak partikel awaruite terbatas pada tingkat atas lapisan transisi J, sedangkan partikel besi murni hadir di bagian bawah dan atas lapisan transisi.

Partikel berbentuk pelat dengan permukaan bergelombang melintang hanya terdiri dari besi, lebarnya 10–20 m, dan panjangnya mencapai 150 m. Mereka sedikit melengkung dan terjadi di dasar lapisan transisi J. Di bagian bawahnya, ada juga pelat Fe-Ni dengan campuran Mo.

Pelat yang terbuat dari paduan besi dan nikel memiliki bentuk memanjang, sedikit melengkung, dengan lekukan memanjang di permukaan, dimensi panjangnya bervariasi dari 70 hingga 150 mikron dengan lebar sekitar 20 mikron. Mereka lebih umum di bagian bawah dan tengah dari lapisan transisi.

Pelat besi dengan alur memanjang memiliki bentuk dan ukuran yang identik dengan pelat paduan Ni-Fe. Mereka terbatas pada bagian bawah dan tengah dari lapisan transisi.

Yang menarik adalah partikel besi murni, berbentuk spiral teratur dan bengkok dalam bentuk kait. Mereka terutama terdiri dari Fe murni, jarang merupakan paduan Fe-Ni-Mo. Partikel besi spiral terjadi di bagian atas lapisan J dan di lapisan batupasir di atasnya (lapisan K). Partikel spiral Fe-Ni-Mo ditemukan di dasar lapisan transisi J.

Di bagian atas lapisan transisi J, terdapat beberapa butir mikrodiamond yang disinter dengan mikrosfer Ni. Studi microprobe bola nikel dilakukan pada dua instrumen (dengan gelombang dan spektrometer dispersi energi) menunjukkan bahwa bola ini terdiri dari nikel hampir murni di bawah lapisan tipis oksida nikel. Permukaan semua bola nikel dihiasi dengan kristal yang berbeda dengan kembaran yang jelas berukuran 1-2 m. Nikel murni berupa bola-bola dengan permukaan yang terkristalisasi dengan baik tidak ditemukan di batu magma dingin, atau di meteorit, di mana nikel tentu mengandung sejumlah besar pengotor.

Saat mempelajari monolit dari bagian Gams 1, bola Ni murni hanya ditemukan di bagian paling atas dari lapisan transisi J (di bagian paling atas, lapisan sedimen yang sangat tipis J 6, yang ketebalannya tidak melebihi 200 m), dan menurut untuk data analisis magnetik termal, nikel logam hadir di lapisan transisi, mulai dari sublapisan J4. Di sini, bersama dengan bola Ni, berlian juga ditemukan. Pada lapisan yang diambil dari sebuah kubus dengan luas 1 cm2, jumlah butir intan yang ditemukan adalah puluhan (dari ukuran pecahan mikron hingga puluhan mikron), dan ratusan bola nikel dengan ukuran yang sama.

Sampel dari bagian atas lapisan transisi yang diambil langsung dari singkapannya mengandung intan dengan partikel kecil nikel pada permukaan butir. Penting bahwa keberadaan mineral moissanite juga terungkap selama studi sampel dari bagian lapisan J ini. Sebelumnya, mikrodiamond ditemukan di lapisan transisi pada batas Kapur-Paleogen di Meksiko.

Temukan di daerah lain

Hams mikrosfer dengan konsentris struktur internal mirip dengan yang ditambang oleh ekspedisi Challenger di tanah liat laut dalam di Samudra Pasifik.

partikel besi bentuk tidak beraturan dengan tepi yang meleleh, serta dalam bentuk spiral dan kait dan pelat melengkung, sangat mirip dengan produk penghancuran meteorit yang jatuh ke Bumi, mereka dapat dianggap sebagai besi meteorik. Avaruite dan partikel nikel murni dapat dimasukkan ke dalam kategori yang sama.

Partikel besi melengkung dekat dengan berbagai bentuk air mata Pele - tetesan lava (lapilli) yang dilemparkan ke dalam keadaan cair gunung berapi dari lubang selama letusan.

Dengan demikian, lapisan lempung transisional di Gams memiliki struktur yang heterogen dan secara jelas terbagi menjadi dua bagian. Partikel besi dan mikrosfer mendominasi di bagian bawah dan tengah, sedangkan bagian atas lapisan diperkaya dengan nikel: partikel awaruite dan mikrosfer nikel dengan berlian. Ini dikonfirmasi tidak hanya oleh distribusi partikel besi dan nikel di tanah liat, tetapi juga oleh data analisis kimia dan termomagnetik.

Perbandingan data analisis termomagnetik dan analisis microprobe menunjukkan ketidakhomogenan yang ekstrim dalam distribusi nikel, besi, dan paduannya di dalam lapisan J, namun menurut hasil analisis termomagnetik, nikel murni hanya tercatat dari lapisan J4. Perlu juga dicatat bahwa besi heliks terjadi terutama di bagian atas lapisan J dan terus terjadi di lapisan K di atasnya, di mana, bagaimanapun, ada beberapa partikel Fe, Fe-Ni yang berbentuk isometrik atau pipih.

Kami menekankan bahwa perbedaan yang begitu jelas dalam hal besi, nikel, dan iridium, yang dimanifestasikan dalam lapisan tanah liat transisi di Gamsa, juga ada di wilayah lain. Misalnya, di negara bagian New Jersey, Amerika, di lapisan bola transisi (6 cm), anomali iridium memanifestasikan dirinya secara tajam di dasarnya, sementara mineral tumbukan terkonsentrasi hanya di bagian atas (1 cm) dari lapisan ini. Di Haiti, pada batas Kapur–Paleogen dan di bagian paling atas dari lapisan bola, terdapat pengayaan tajam pada Ni dan kuarsa tumbukan.

Fenomena latar belakang untuk Bumi

Banyak fitur spherules Fe dan Fe-Ni yang ditemukan mirip dengan bola yang ditemukan oleh ekspedisi Challenger di lempung laut dalam Samudra Pasifik, di daerah bencana Tunguska dan lokasi tumbukan Sikhote-Alin meteorit dan meteorit Nio di Jepang, serta di sedimen batu dari berbagai usia dari berbagai belahan dunia. Kecuali untuk daerah bencana Tunguska dan jatuhnya meteorit Sikhote-Alin, dalam semua kasus lain pembentukan tidak hanya bola, tetapi juga partikel dari berbagai morfologi, yang terdiri dari besi murni (kadang-kadang mengandung kromium) dan paduan nikel-besi , tidak memiliki hubungan dengan peristiwa dampak. Kami menganggap kemunculan partikel-partikel tersebut sebagai akibat dari jatuhnya debu antarplanet kosmik ke permukaan Bumi - sebuah proses yang terus berlangsung sejak pembentukan Bumi dan merupakan semacam fenomena latar belakang.

Banyak partikel yang dipelajari di bagian Gams memiliki komposisi yang mirip dengan komposisi kimia curah zat meteorit di lokasi jatuhnya meteorit Sikhote-Alin (menurut E.L. Krinov, ini adalah 93,29% besi, 5,94% nikel, 0,38% kobalt).

Kehadiran molibdenum di beberapa partikel tidak terduga, karena banyak jenis meteorit memasukkannya. Kandungan molibdenum dalam meteorit (besi, batu, dan kondrit karbon) berkisar antara 6 hingga 7 g/t. Yang paling penting adalah penemuan molibdenit dalam meteorit Allende sebagai inklusi dalam paduan logam dengan komposisi berikut (% berat): Fe—31.1, Ni—64.5, Co—2.0, Cr—0.3, V—0.5, P— 0.1. Perlu dicatat bahwa molibdenum dan molibdenit asli juga ditemukan dalam sampel debu bulan stasiun otomatis"Luna-16", "Luna-20" dan "Luna-24".

Bola nikel murni dengan permukaan terkristalisasi yang ditemukan untuk pertama kalinya tidak diketahui baik di batuan beku maupun di meteorit, di mana nikel tentu mengandung sejumlah besar pengotor. Struktur permukaan bola nikel seperti itu dapat muncul jika asteroid (meteorit) jatuh, yang menyebabkan pelepasan energi, yang memungkinkan tidak hanya untuk melelehkan material tubuh yang jatuh tetapi juga menguapkannya. Uap logam dapat terangkat oleh ledakan ke tinggi sekali(mungkin puluhan kilometer), di mana kristalisasi terjadi.

Partikel yang terdiri dari awaruite (Ni3Fe) ditemukan bersama-sama dengan bola logam nikel. Mereka milik debu meteor, dan partikel besi yang meleleh (mikrometeorit) harus dianggap sebagai "debu meteorit" (menurut terminologi E.L. Krinov). Kristal berlian yang ditemui bersama dengan bola nikel mungkin muncul sebagai akibat dari ablasi (pelelehan dan penguapan) meteorit dari awan uap yang sama selama pendinginan berikutnya. Diketahui bahwa berlian sintetis diperoleh dengan kristalisasi spontan dari larutan karbon dalam lelehan logam (Ni, Fe) di atas garis kesetimbangan fase grafit-berlian dalam bentuk kristal tunggal, pertumbuhannya, kembarannya, agregat polikristalin, kristal kerangka , kristal berbentuk jarum, dan butiran tidak beraturan. Hampir semua fitur tipomorfik yang terdaftar dari kristal berlian ditemukan dalam sampel yang diteliti.

Hal ini memungkinkan kita untuk menyimpulkan bahwa proses kristalisasi berlian dalam awan uap nikel-karbon selama pendinginan dan kristalisasi spontan dari larutan karbon dalam lelehan nikel dalam percobaan serupa. Namun, kesimpulan akhir tentang sifat berlian dapat dibuat setelah studi isotop rinci, yang diperlukan untuk mendapatkan jumlah zat yang cukup besar.

Dengan demikian, studi materi kosmik pada lapisan lempung transisional pada batas Kapur–Paleogen menunjukkan keberadaannya di semua bagian (dari lapisan J1 hingga lapisan J6), tetapi tanda-tanda peristiwa tumbukan hanya tercatat dari lapisan J4, yaitu 65 juta tahun. Lapisan debu kosmik ini dapat dibandingkan dengan waktu kematian dinosaurus.

A.F. GRACHEV Doktor Ilmu Geologi dan Mineralogi, V.A. TSELMOVICH Kandidat Ilmu Fisika dan Matematika, Institut Fisika Bumi RAS (IFZ RAS), OA KORCHAGIN Kandidat Ilmu Geologi dan Mineralogi, Institut Geologi Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia (GIN RAS ).

Majalah "Bumi dan Alam Semesta" 5 2008.

RUANG DEBU, partikel padat dengan ukuran karakteristik dari sekitar 0,001 m hingga sekitar 1 m (dan mungkin hingga 100 m atau lebih dalam medium antarplanet dan cakram protoplanet), ditemukan di hampir semua objek astronomi: dari tata surya ke sangat galaksi jauh dan quasar. Karakteristik debu (konsentrasi partikel, komposisi kimia, ukuran partikel, dll.) sangat bervariasi dari satu objek ke objek lainnya, bahkan untuk objek dengan jenis yang sama. Debu kosmik menyebarkan dan menyerap radiasi yang datang. Radiasi hamburan dengan panjang gelombang yang sama dengan radiasi datang merambat ke segala arah. Radiasi yang diserap oleh butiran debu diubah menjadi energi panas, dan partikel biasanya memancar di daerah panjang gelombang yang lebih panjang dari spektrum dibandingkan dengan radiasi yang datang. Kedua proses berkontribusi pada kepunahan - redaman radiasi benda langit oleh debu yang terletak pada garis pandang antara objek dan pengamat.

Objek debu dieksplorasi di hampir seluruh rentang gelombang elektromagnetik- dari x-ray ke milimeter. Radiasi dipol listrik dari partikel ultrahalus yang berputar cepat tampaknya memberikan kontribusi terhadap radiasi gelombang mikro pada frekuensi 10-60 GHz. Peran penting bermain percobaan laboratorium, yang mengukur indeks bias, serta spektrum penyerapan dan matriks hamburan partikel - analog butiran debu kosmik, mensimulasikan proses pembentukan dan pertumbuhan butiran debu tahan api di atmosfer bintang dan cakram protoplanet, mempelajari pembentukan molekul dan evolusi komponen debu yang mudah menguap dalam kondisi yang mirip dengan yang ada di awan antarbintang yang gelap.

Debu luar angkasa ditemukan di berbagai kondisi fisik, langsung dipelajari dalam komposisi meteorit yang jatuh ke permukaan bumi, di lapisan atas atmosfer bumi(debu dan sisa-sisa antarplanet komet kecil), selama penerbangan pesawat ruang angkasa ke planet, asteroid dan komet (dekat debu planet dan komet) dan di luar heliosfer (debu antarbintang). Pengamatan jarak jauh di darat dan luar angkasa terhadap debu kosmik meliputi Tata Surya (debu antarplanet, sirkumplanet, dan komet, debu di dekat Matahari), medium antarbintang Galaksi kita (debu antarbintang, sirkumstellar, dan nebular) dan galaksi lain (debu ekstragalaksi), serta sangat objek jarak jauh(debu kosmologis).

Partikel debu kosmik terutama terdiri dari zat karbon (karbon amorf, grafit) dan silikat magnesium-besi (olivin, piroksen). Mereka memadat dan tumbuh di atmosfer bintang kelas spektral akhir dan di nebula protoplanet, dan kemudian dikeluarkan ke media antarbintang oleh tekanan radiasi. Di awan antarbintang, terutama yang padat, partikel refraktori terus tumbuh sebagai akibat dari pertambahan atom gas, serta ketika partikel bertabrakan dan saling menempel (koagulasi). Hal ini menyebabkan munculnya cangkang zat yang mudah menguap (terutama es) dan pembentukan partikel agregat berpori. Penghancuran partikel debu terjadi sebagai akibat dari penyemprotan ke gelombang kejut, yang timbul setelah ledakan supernova, atau penguapan dalam proses pembentukan bintang yang dimulai di awan. Debu yang tersisa terus berevolusi di dekat bintang yang terbentuk dan kemudian memanifestasikan dirinya dalam bentuk awan debu antarplanet atau inti komet. Paradoksnya, debu di sekitar bintang-bintang yang berevolusi (tua) adalah “segar” (baru terbentuk di atmosfernya), dan di sekitar bintang-bintang muda itu sudah tua (berevolusi dalam komposisi medium antarbintang). Diasumsikan bahwa debu kosmologis, mungkin ada di galaksi-galaksi jauh, terkondensasi dalam pelepasan materi setelah ledakan supernova masif.

menyala. lihat di st. debu antarbintang.

Ruang hampa telah lama menjadi konsep yang sangat konvensional. Ruang antarplanet dan bahkan antarbintang jauh dari kata kosong - ia dipenuhi materi dalam bentuk berbagai radiasi, medan, aliran partikel dasar dan ... zat. Sebagian besar zat ini - 99% - adalah gas (terutama hidrogen, dalam derajat yang lebih rendah helium), tetapi ada juga partikel padat. Partikel-partikel ini juga disebut debu kosmik.

Ini benar-benar ada di mana-mana: ada debu antarbintang dan antarplanet - namun, tidak selalu mudah untuk membedakannya, karena debu antarbintang juga bisa jatuh ke dalamnya. ruang antarplanet... tetapi jika Anda melampaui tata surya, sebaiknya lebih jauh, Anda dapat menemukan debu antarbintang "di bentuk murni", tanpa campuran antarplanet ... Ya, apa tata surya- debu kosmik terus-menerus mengendap di Bumi, dan hitungannya mencapai puluhan kiloton per tahun, bahkan ada asumsi bahwa 24% debu yang mengendap dalam dua minggu di apartemen yang terkunci justru adalah debu kosmik!

Apa itu debu kosmik? Seperti yang telah disebutkan, ini adalah partikel padat yang tersebar di luar angkasa. Ukurannya kecil: partikel terbesar mencapai 0,1 mikrometer (seperseribu dari panjang satu milimeter), dan yang terkecil - secara umum, beberapa molekul. Komposisi kimia debu antarplanet praktis tidak berbeda dengan komposisi meteorit yang jatuh ke Bumi dari waktu ke waktu, namun debu antarbintang di planet ini lebih menarik. Partikelnya memiliki - selain inti padat - juga cangkang yang berbeda dari racun dalam komposisi. Inti adalah karbon, logam silikon, dikelilingi oleh inti atom unsur gas, yang dalam kondisi ruang antarbintang dengan cepat mengkristal ("membeku" pada inti) - ini adalah cangkangnya. Namun, proses kristalisasi juga dapat mempengaruhi inti partikel debu, khususnya yang terdiri dari karbon. Dalam hal ini, kristal ... berlian dapat terbentuk (ini adalah bagaimana bajak laut luar angkasa dari karya Kir Bulychev, yang menuangkan debu berlian ke dalam pelumas robot di planet Shelezyak, dipanggil kembali!).

Tapi ini bukan keajaiban terbesar yang dapat terjadi selama kristalisasi karbon - sementara atom karbon dapat berbaris dalam bola berongga (disebut fullerene), di mana partikel atmosfer bintang kuno tertutup ... studi tentang zat semacam itu bisa menjelaskan banyak hal!

Meskipun partikel debu kosmik sangat kecil, sulit untuk tidak memperhatikannya jika mereka berkumpul di awan debu. Ketebalan lapisan gas dan debu galaksi kita diukur dalam ratusan tahun cahaya, sebagian besar materi terkonsentrasi di lengan spiral.

Dalam beberapa kasus, awan debu sebenarnya "mengaburkan" bintang untuk kita, dan bahkan dari gugus, menyerap cahayanya - dalam hal ini, awan debu terlihat seperti lubang hitam. Debu kosmik menyerap sinar biru paling baik, dan sinar merah paling tidak, sehingga cahaya bintang yang melewati medium antarbintang yang dipenuhi debu kosmik “berubah menjadi merah”.

Dari mana semua keindahan ini berasal? Mari kita mulai dengan fakta bahwa awalnya di Semesta hanya ada awan molekul hidrogen ... semua elemen lain lahir (dan terus lahir) di inti bintang - ini megah " reaktor fusi". Atmosfer bintang muda - katai merah - perlahan-lahan habis dalam ruang angkasa, tua bintang besar, meledak di ujungnya " lingkaran kehidupan, membuang sejumlah besar materi ke luar angkasa. Di ruang antarbintang, zat-zat ini (awalnya terletak di keadaan gas) mengembun untuk membentuk kelompok atom atau bahkan molekul yang stabil. Atom atau molekul lain bergabung dengan kelompok tersebut, masuk ke reaksi kimia dengan yang sudah ada (proses ini disebut chemisorption), dan jika konsentrasi partikel tersebut cukup tinggi, mereka bahkan dapat menempel tanpa rusak.

Beginilah cara debu kosmik lahir ... dan kita berhak mengatakan bahwa ia memiliki masa depan yang cerah: lagipula, dari awan gas dan debulah bintang-bintang baru dengan sistem planet lahir!

Banyak orang mengagumi dengan gembira pemandangan indah langit berbintang, salah satu ciptaan alam terbesar. Di langit musim gugur yang cerah, terlihat jelas bagaimana pita bercahaya redup, yang disebut Bima Sakti, yang memiliki garis luar tidak beraturan dengan lebar dan kecerahan berbeda. Jika kita perhatikan Bima Sakti, yang membentuk Galaksi kita, melalui teleskop, ternyata pita terang ini terpecah menjadi banyak secara lemah. bintang bercahaya, yang dengan mata telanjang menyatu menjadi pancaran cahaya yang solid. Sekarang ditetapkan bahwa Bima Sakti tidak hanya terdiri dari bintang-bintang dan gugusan bintang, tetapi juga dari awan gas dan debu.

Debu luar angkasa terjadi di banyak benda luar angkasa, di mana ada aliran materi yang cepat, disertai dengan pendinginan. Itu memanifestasikan dirinya dalam radiasi infra merah bintang panas Wolf-Rayet dengan angin bintang yang sangat kuat, nebula planet, cangkang supernova dan bintang baru. Sejumlah besar debu ada di inti banyak galaksi (misalnya, M82, NGC253), dari mana ada aliran keluar gas yang intens. Efek debu kosmik paling menonjol selama radiasi bintang baru. Beberapa minggu setelah kecerahan maksimum nova, kelebihan radiasi yang kuat dalam rentang inframerah muncul dalam spektrumnya, yang disebabkan oleh munculnya debu dengan suhu sekitar K. Selanjutnya

Debu antarbintang adalah produk dari berbagai proses intensitas yang terjadi di seluruh penjuru Semesta, dan partikelnya yang tidak terlihat bahkan mencapai permukaan Bumi, terbang di atmosfer di sekitar kita.

Fakta yang berulang kali dikonfirmasi - alam tidak menyukai kekosongan. Luar angkasa antarbintang, yang bagi kita tampaknya vakum, sebenarnya diisi dengan gas dan partikel debu mikroskopis, berukuran 0,01-0,2 mikron. Gabungan unsur-unsur tak kasat mata ini memunculkan benda-benda berukuran sangat besar, sejenis awan Semesta, yang mampu menyerap jenis-jenis tertentu. radiasi spektral bintang, terkadang benar-benar menyembunyikannya dari peneliti terestrial.

Terbuat dari apakah debu antarbintang?

Partikel mikroskopis ini memiliki nukleus, yang terbentuk di amplop gas bintang dan sepenuhnya bergantung pada komposisinya. Misalnya, debu grafit terbentuk dari butiran luminer karbon, dan debu silikat terbentuk dari oksigen. Ini proses yang menarik, berlangsung selama beberapa dekade: ketika mendingin, bintang-bintang kehilangan molekulnya, yang, terbang ke luar angkasa, bergabung menjadi kelompok-kelompok dan menjadi dasar inti butiran debu. Selanjutnya, kulit atom hidrogen dan molekul yang lebih kompleks terbentuk. dalam kondisi suhu rendah debu antarbintang berupa kristal es. Berkeliaran di sekitar Galaxy, pelancong kecil kehilangan sebagian gas saat dipanaskan, tetapi molekul baru menggantikan molekul yang sudah pergi.

Lokasi dan properti

Bagian utama dari debu yang jatuh di Galaksi kita terkonsentrasi di wilayah Bima Sakti. Itu menonjol dengan latar belakang bintang-bintang dalam bentuk garis-garis dan bintik-bintik hitam. Terlepas dari kenyataan bahwa berat debu dapat diabaikan dibandingkan dengan berat gas dan hanya 1%, ia mampu bersembunyi dari kita benda angkasa. Meskipun partikel dipisahkan satu sama lain sejauh puluhan meter, tetapi bahkan dalam jumlah seperti itu, daerah terpadat menyerap hingga 95% cahaya yang dipancarkan oleh bintang. Ukuran awan gas dan debu di sistem kami sangat besar, diukur dalam ratusan tahun cahaya.

Dampak pada pengamatan

Butiran Thackeray mengaburkan wilayah langit di belakang mereka

Debu antarbintang menyerap paling radiasi bintang, terutama dalam spektrum biru, mendistorsi cahaya dan polaritasnya. Gelombang pendek dari sumber yang jauh menerima distorsi terbesar. Mikropartikel bercampur gas terlihat sebagai bintik hitam di Bima Sakti.

Sehubungan dengan faktor ini, inti Galaksi kita sepenuhnya tersembunyi dan hanya tersedia untuk diamati di sinar infra merah. Awan dengan konsentrasi debu yang tinggi menjadi hampir buram, sehingga partikel di dalamnya tidak kehilangan cangkang esnya. Peneliti modern dan para ilmuwan percaya bahwa merekalah yang, saling menempel, membentuk inti komet baru.

Ilmu pengetahuan telah membuktikan pengaruh butiran debu pada proses pembentukan bintang. Partikel ini mengandung berbagai zat, termasuk logam yang bertindak sebagai katalis untuk berbagai proses kimia.

Planet kita setiap tahun bertambah massanya karena jatuh antar debu bintang. Tentu saja, partikel mikroskopis ini tidak terlihat, dan untuk menemukan dan mempelajarinya, mereka menjelajahi dasar laut dan meteorit. Pengumpulan dan pengiriman debu antarbintang telah menjadi salah satu fungsi pesawat ruang angkasa dan misi.

Saat memasuki atmosfer Bumi, partikel besar kehilangan cangkangnya, dan partikel kecil tak terlihat mengelilingi kita selama bertahun-tahun. Debu kosmik ada di mana-mana dan serupa di semua galaksi, para astronom secara teratur mengamati garis-garis gelap di muka dunia yang jauh.