Istotą projektu było badanie bardzo niewielkiej ilości materii
Transkrypt
Istotą projektu było badanie bardzo niewielkiej ilości materii
Nr wniosku: 152792, nr raportu: 12652. Kierownik (z rap.): prof. dr hab. Ewa Wiesława Słaby Istotą projektu było badanie bardzo niewielkiej ilości materii pozaziemskiej z użyciem metod, które pozwoliłyby na rekonstrukcję warunków jej powstawania oraz warunków jej późniejszych zmian. Każda nowa informacja na temat pochodzenia i ewolucji materii pozaziemskiej jest interesująca dla szerokiej publiczności. Jest szereg tematów, które budzą takie zainteresowanie. Dwa z nich, które zostały poruszone w niniejszym projekcie zostaną przedstawione po krótce. Jednym z nich jest kwestia istnienia i ewolucji substancji lotnych na Marsie. Pośród substancji lotnych zrozumiałym zainteresowaniem cieszy się woda. Nie ma już najmniejszych wątpliwości co do faktu, że woda jest obecna na Marsie. W chwili obecnej prowadzi się badania nad oceną m.in. ile może jej zawierać wnętrze Marsa. Oszacowanie takie można zrobić pośrednio badając stopy magmowe wytapiane w marsjańskim płaszczu. Są to stopy ciemne a powstałe z nich skały są identyczne z ziemskimi bazaltami. Marsjańskie bazalty w postaci meteorytów można badać bezpośrednio i jeden z nich NWA 2975 był badany w niniejszym projekcie. Szczególnie dokładnie zbadano w nim fosforany, które w swoich strukturach zawierają substancje lotne, w tym wodę. Dla uzyskania informacji, na podstawie której można wykonać rekonstrukcję środowiska ich krystalizacji, również zawartość wody w tym środowisku, wykonano szereg oznaczeń z użyciem nowoczesnej aparatury w tym synchrotronu czy mikroskopu bardzo wysokiej rozdzielczości (badania spektralne bardzo małej ilości materii, lub jej obrazowanie). Aparatura taka jest konieczna, gdy chce się uzyskać skład materii o obszarze mikro- i nanometrów, czego wymagały badania w niniejszym projekcie. Pozyskane informacje posłużyły do rekonstrukcji ilości substancji lotnych (F, Cl, H2O) we wnętrzu Marsa, w stopie powstającym poprzez jego wytapianie, w roztworach, które powstają poprzez odgazowanie tego stopu. W przybliżeniu można powiedzieć, że badane marsjańskie bazalty powstają w warunkach podobnych do tych, jakie oglądamy np. na Islandii, tj. w ryftach oceanicznych. Tak więc środowisko marsjańskie ma swoje odpowiedniki na Ziemi. Badania nad obecnością i ilością substancji lotnych w środowiskach pozaziemskich ma szczególne znaczenie przy prowadzeniu dyskusji nad istnieniem i zachowaniem środowiska abiotycznego, ale i nad potencjalnymi możliwościami rozwoju środowiska biotycznego. Dyskusje te pośrednio dotyczą rozwoju życia na Ziemi. Są integralną składową atrobiologii i niniejsze dane o abiotycznym środowisku Marsa były prezentowane na konferencji tego typu: EANA (European Astrobiology Network Association) w 2014 roku w Edynburgu. Innym zagadnieniem jest powstawanie kraterów impaktowych i generowanych przez nie zmian. Jeden z najbardziej znanych meteorytów w Polsce Morasko wytworzył szereg takich kraterów w okolicach Poznania. Impakt finalny jak i zderzenia z innymi ciałami podczas lotu powoduje szereg zmian również w meteorycie. Badając skład meteorytu interesującą kwestią jest rozpoznanie jego składu i pochodzenia poszczególnych składników go budujących. Powstaje m.in. pytanie, które z nich można przypisać pierwotnym procesom jego powstawania, a jakie minerały lub zespoły minerałów są wynikiem procesów jego transportu ku powierzchni Ziemi, zderzenia z tą powierzchnią. Morasko należy grupy meteorytów żelaznych (oktaedrytów gruboziarnistych (IAB-MG)). Ma jednak w swoim składzie nodule z zespołem minerałów będących w większości krzemianami. Powstaje pytanie, jak powstają takie enklawy, nie wzbogacone w żelazo. W projekcie pozyskano nowe dane na temat ich powstawania i rozwoju. Nowe światło na to ostatnie zagadnienie rzuciło badanie skaleni alkalicznych, pospolitych glinokrzemianów w skałach ziemskich a raczej rzadkich minerałów w meteorytach, szczególnie w meteorytach żelaznych. Zbadano je znowu z użyciem aparatury przydatnej do badań nikłej ilości próbki, dającej informację o koncentracjach kilkudziesięciu pierwiastków w obszarze mniejszym niż 100 mikrometrów; mikroskopu o wysokiej rozdzielczości i innych. Następnie użyto technik modelowania procesów krystalizacji dla sprawdzenia, czy badany zespół minerałów może krystalizować razem w kolejnych epizodach progresywnie ewoluującego procesu. Okazuje się, że skalenie alkaliczne nie mogą być finalnym produktem takiego ciągu krystalizacji. Zaprzecza temu ich skład, zbadane w nich koncentracje pierwiastków śladowych. Jedyną możliwością ich pojawienia się z takim składem jest włączenie w proces krystalizacji nowych stopów tj. impaktowych. Meteoryt uderzając w podłoże bogate w krzemiany powoduje jego wytopienie. Uderzenie również powoduje i częściowe nadtopienie meteorytu. Mieszanie tak powstałych stopów może dać w efekcie krystalizację skaleni alkalicznych. Pojawiają się one jako ostatnie i wypełniają wolne przestrzenie. Krystalizują szybko, zamykając w sobie inne minerały. Tak więc są one pełne inkluzji równocześnie zarodkujących i krystalizujących tych innych minerałów. Podobne twory obserwowane w meteorycie z Czelabińska. Ostatnim osiągnięciem projektu (łączy je z dwoma poprzednimi użycie wielonarzędziowego warsztatu badań) jest zbadanie i udowodnienie, że skalenie alkaliczne w skałach na wczesnym etapie procesu metamorfizmu (zmian wywoływanych wysoką temperaturą i ciśnieniem), które do tej pory uważane były za nieme (nieodtwarzające procesu zmian) takie procesy jednak rejestrują. Ich identyfikacja jest trudna, gdyż są to zmiany bardzo subtelne. Tematem projektu było użycie wielonarzędziowego warsztatu badań. Identyfikacja takich zmian wymaga racjonalnie dobranego warsztatu wielu narzędzi, które są w stanie odtworzyć nawet niewielkie zmiany, np. pełzające przemieszczanie pierwiastków śladowych wewnątrz struktury i inne, a w tym przypadku takie są wynikiem działania zwiększonego ciśnienia, czy temperatury.