Minerály a horniny Slovenska      :: prepni na celú stránku

Prach z Itokawy
zdroj: www.osel.cz
pridané: 7.12.2010

Japonci zveřejnili první analýzy mikročástic, které po více než sedmi letech přinesla sonda Hayabusa z asteroidu Itokawa. O japonské sondě Hayabusa jsme psali již několikrát (například zde nebo zde). Proto úvodem jenom stručná rekapitulace. Před 7,5 lety vyslala Japonská kosmická agentura JAXA sondu Hayabusa (Sokol) na zpáteční let k asteroidu Itokawa. Trable v projektu za asi 230 milionů dolarů ale začaly již předtím. Původní plán – odběr vzorků z povrchu asteroidu Nereus - se zrušil kvůli havárii japonské nosné rakety v roce 2000 při startu se sondou Astro-E. Jenže asteroidy si netečně letí po své dráze a nečekají, proto byl vybrán jiný cíl – asteroid Itokawa.

I když v roce 2003 sluneční aktivita již klesala, pár měsíců po startu se znenadála vyskytly dvě vskutku silné sluneční erupce. Sprška nabitých částic zasáhla i sondu nechráněnou magnetickým polem Země a vážně poškodila solární články. Pak jí v roce 2005 selhaly dva naváděcí setrvačníky a tak je téměř zázrak, že se podařilo sondu navést k cíli a uskutečnit na druhý pokus odběr asteroidálního prachu pomocí malého projektilu. Součástí mise byl i malý samostatný přistávací robotický modul Minerva. Kvůli problémům s navigací a určení vzdálenosti byl však vypuštěn předčasně a Itokawu minul. Po odběru vzorků, při kterém nikdo nevěděl, jestli byl úspěšný nebo ne, se Hayabusa vydala na zpáteční cestu o téměř tři roky delší, než měla v plánu. Při všech těch problémech doprovázejících projekt lze letošní návrat sondy (13. června) považovat za velký úspěch. Naštěstí navzdory tvrdému dopadu zůstal kontejner se vzácnými a asi i nejdražšími zrnky prachu neporušený.

Ale není kapsle zcela prázdná? A když i ne, je to jisto-jistě mimozemská špína a ne pozemská kontaminace? Na zprávy se čekalo několik měsíců a první pozitivní výsledky rozborů JAXA oficiálně zveřejnila v úterý.

Po pečlivém otevření a prozkoumání vnitřku kapsle vědci nenašli žádný větší úlomek, jak tiše doufali. Pomocí rastrovacího elektronového mikroskopu odhalili okolo 1 500 zrníček, povětšinou menších než setina milimetru (> 10 mikrometrů). Chemické rozbory prý vylučují, že by mohlo jít o znečistění z místa dopadu, protože, jak uvádí zpráva, i když jde o minerály na Zemi zcela běžné, ty z asteroidu mají jiný poměr železa a hořčíku v krystalické struktuře. Jsou to převážně mikrozrníčka olivínu, pyroxenu a plagioklasu. A to je trochu sporná informace. Ani na Zemi totiž nejde z hlediska chemického složení o jednoznačně a neměnně definovatelné sloučeniny, ale o směsné krystaly, v jejichž struktuře dochází k variabilním substitucím mezi jednotlivými prvky:

Olivíny jsou křemičitany hořčíku a železa s proměnlivým zastoupením těchto kovů v řadě od křemičitanu hořečnatého Mg2[SiO4] (forsterit) po křemičitan železnatý Fe2[SiO4] (fayalit).

Pyroxeny jsou ještě variabilnější. Obecný vzorec lze zapsat ve tvaru XY(Si,Al)2O6, kde X může být vápníkem, sodíkem, železem, nebo hořčíkem (velmi zřídka zinkem, manganem, nebo lithiem) a Y reprezentuje například atom chromu, hliníku, železa, hořčíku, manganu, skandia, titanu, vanadu, zřídka železa. Ani když jde o konkrétní minerál, není chemický zápis jednoznačnější. Například pyroxen augit, běžná součást tmavších magmatických hornin, má odstrašující vzorec, ve kterém je zapsána i jeho chemická rozmanitost: (Ca,Na)(Mg,Fe,Al,Ti)[(Si,Al)2O6] – prvky v závorkách jsou substituční, navzájem se zaměňují. Ostatní minerály skupiny pyroxenů jsou na tom stejně. Příroda nám systematiku zlomyslně komplikuje.

Plagioklasy jsou skupinou běžných živců, po chemické stránce sodno-vápenatých hlinitokřemičitanů, jenž v přírodě tvoří přechodovou řadu od albitu (NaAlSi3O8) po anortit (CaAl2Si2O8). Takže v struktuře krystalu bychom ve většině případů našli molekuly jednoho i druhého minerálu.

To tedy znamená, že olivín (plagioklas, nebo pyroxen) z jedné pozemské geologické lokality povětšinou nemá stejné zastoupení substitučních prvků, než z jiné oblasti.

Velmi povrchní nahlédnutí do geochemie tří velmi běžných skupin minerálů má svůj důvod. Vědci, kteří analyzovali droboučká mikrozrníčka z Itokawy, prokazují jejich mimozemský původ právě vyšším zastoupením železa (v poměru k celkovému obsahu Fe + Mg), než je v běžných horninách zemské kůry zvykem.

Tento logický předpoklad potvrzený chemickými rozbory kamenných meteoritů vyplývá ze složení naší planety, která byla po svém zrodu natolik horká a plastická, že umožnila gravitací řízenou diferenciaci těžkých a lehčích hmot. Důsledkem toho je velká část železa nedostupná v zemském jádru a souš tvoří zejména lehčí horniny s nižším obsahem těžších kovů. Již mezi pevninskou a oceánskou zemskou kůrou je rozdíl v hustotě asi 0,6 g/cm3 (2,7 vs. 3,3 g/cm3, Země jako celek asi 5,5 g/cm3). I tak otázkou zůstává, jestli porovnání mikročástic olivínu a pyroxenu s nějakým průměrným složením širokospektrální „typické horniny“ mírně nepokulhává – viz obrázek.

Trochu nepřesné je i tvrzení, že mezi zrníčky „proběhnout. I když se tak nestalo, návrat sondy je úspěchem, dokazujícím, že se vědci v řídícím centru dokázali vypořádat s vážnými technickými problémy. Autor: Dagmar Gregorovábyl zaregistrován i minerál troilit (FeS), který nebyl na Zemi spatřen, ale je běžný v kamenných meteoritech – chondritech.“ I když čistý sulfid železnatý – troilit - je na Zemi vskutku zřídkavý, známe několik lokalit jeho výskytu – v Kalifornii, v západní Australii, v čínském Sečuánu, nebo v Řecku, či Norsku. V kamenných meteoritech se troilit nachází v chondrulích, malých kuličkách milimetrových rozměrů vytvořených ve vnitřní struktuře skupiny kamenných meteoritů - chondritů - v důsledku prudkého ochlazení žhavé taveniny. I v nich je vedle již zmíněného olivínu, pyroxenu, případně plagioklasu jen vedlejším minerálem.

Japonští vědci v tiskové zprávě zdůrazňují, že mikrozrníčka nemůžou pocházet odjinud, než výhradně z Itokawy. V místech startu a dopadu se tmavé magmatické horniny s vysokým obsahem železa nenacházejí. Argumenty jsou sice přesvědčivé, ne však obecně platné. Podobným postupem nelze v libovolném případě rozhodnout o mimozemském původu zrníček prachu. Výsledky zcela nevylučují pozemské olivíny a pyroxeny s vyšším obsahem železa.

Tyto minerály jsou charakteristické jak pro mnohé naše horniny, tak pro nejstarší kamenné meteority (zmíněné chondrity), které k nám někdy padají samy a zdarma. Jejich složení by mělo odpovídat raným fázím vývoje Sluneční soustavy, kdy se tvořily i první asteroidy. Itokawa není jejich zcela typickým zástupcem. Je podlouhlý, připomíná neforemný brambor s rozměry 535 × 294 × 209 m. Snímky povrchu s podezřelým nedostatkem impaktních struktur i nízká hustota (1,9 g/cm3) naznačují, že pravděpodobně je gravitačním slepencem dvou větších „šutrů“ a vesmírné sutě, která se postupně na ně nalepila. Jestli je tato interpretace správná, pak by nemusel mít v celém svém objemu zcela jednotné složení. Nicméně, ta troška prachu vysátá z jednoho místa sondou Hayabusa odpovídá nejstarší generaci meziplanetárního smetí, což se nakonec dalo očekávat. A to je dobře, protože okolní vesmír se stává bližším i hloubkou našich vědomostí o něm. Autor: Dagmar Gregorová

Celý článok: http://osel.cz/index.php?clanek=5396