23-27 martie 2009 - Facultatea de Geologie si Geofizica, Universitatea Bucuresti

SistemulSistemul SolarSolar(distantele nu sunt respectate!)

+ satelitii planetelor

Planetele interne

Asteroizii(Centura de asteroizi)(Centura de asteroizi)

Planetele externe (gazoase)

Cometele(Centura lui Kuiper si norul lui Oort)

Cum stim de unde vin obiectele extraterestre?extraterestre?

Bolid (10 august1972 deasupraWyoming (60km altitudine si 15km/sec)

Traiectoriile a 4 meteoriti ce provin din centura de asteroizi(Peekskill, Pribram, Innisfree, Lost City)

Cometele

Comete = bogate in apa - spectaculose

Nucleu + coada

Coada= praf + gaz

Praf/gaz ~1

3 tipuri de comete:

- Comete de scurta perioada (T < 200 ani)-T20 ani Tip HalleyT>20 ani Tip Halley

- Comete de lunga perioada sau cometele din norul lui Oort (T>200 ani)

Undetrebuiesacautamarhiveleformariisistemuluil ?solar?

Micrometeoritii Praf :5mla~1mm Fluxul dominantdematerie extraterestra :~30000tone/an/

~1micrometeorit m2/an1 1000xfluxul demeteoriti (decat ~10tone/an)

Mi t itiiMicrometeoritii care nu supravietuiesc decelerarii la intrarea in atmosfera devin

stele cazatoare

Distante si regiuni de unde aceste obiecte ar putea veni

1 UA = 150 milioane de km

MicrometeoritiMicrometeoriti 1981 & 1984 : colectele din Groenlanda (CSNSM)

M. Maurette, 1987

Primi micrometeoriti ce nu au fost topiti la intrarea in atmosfera

19881998:Colectele cotiere dinAntarctica (CSNSM)( )

ingheata

Gheataeratopitasieraapoifiltrata

1994 1998

MMs ne topitiTrierea nisipului glaciar

MMs ne topiti

MMs ne topiti

1 mm1 mm

Panala20%dinnisipesteextraterestru...

1 mm

2000-02-06 : Colectele dinAntarctica centralaAntarctica centrala

- zapada -

Statia franco-italiana Concordia la Dme C

Dme C

2000 zapada de la suparafata

2002 si 2006 transee

Transee de 4 m profunzime

Colectarea zapezii

Intoarcerea la baza

Topireafiltrareazapeziilabaza

Filt l t i t tZapada este topita in bazine din inox

Filtrele sunt examinate pe teren

C diConcordia

Dumont dUrville

Cleanroom

130 m

1 cm

IanuarieIanuarie 20002000 IanuarieIanuarie 20022002 IanuarieIanuarie 20062006

DataVolumulefectiv

m3Adanci

me

Timpul de expunere la

apa

Eficacitatea colectiei

Nr. de MMs ET/T

Ianuarie2000 3

0-0,8 m2-4 m 100 h 30 % 40 1-5 %

Ianuarie2002 11 2-4 m 48 h > 60 % 500 10 -50%2002

Ianuarie 24 3-5 m 12 h > 80 % > 1300 > 50 %2006 24 3-5 m 12 h > 80 % > 1300 > 50 %

Avantajele locatiei Dme C

1) Zapada este izolata de sursele de poluare:) p p-1100 km de la coasta- 3 km de gheata

2) P i it tii t i t bil2) Precipitatii scazute si stabile.3) T -30 si -80 C4) MMs colectati in zapada nu in gheata4) MMs colectati in zapada nu in gheata

Prepararea esantioanelor

Manipularea micrometeoritilor sub hota din sala alba

Filtru

1 cm1 cm

07-13-4707-13-40 07-13-1807-13-03

72 119 147

Sferele cosmice nu sunt fragmentate

72 m 119 m 147 m 124 m

Dupa fragmentare

Stub vedere de sus Planul dataliat al unui stubStub vedere laterala

SiMg

O FeO Fe

Analiza suprafatei externeSEM + EDX at 15kV

Stub-ul este apoi conservata intr-unflacon.

Criterii pentru o origine extraterestra

Indicii incontestabile:1) Prezenta unei cochilii de magnetite in jurul meteoritului2) Prezenta mineralelor care nu se pot forma pe Pamant (alliages Fe-Ni)3) O compozitie globala chondritica) p g

C hili d titCochilie de magnetite

Orgueil : compozitie chondritica

Aliaj de Fe-Ni

Compozitie chondritica

Si

S

Mg

O

Fe

ONi

Orgueil: compozitie chondritica

Tipuri de MMs si abundenta lor

3 3 d3 m3 de zapada

515 particule

FgCFgCCg 9Cg 9%%

FgCFgC20%20% FgFFgF

8%8%

SSCSCS

35%35%

ScSc29%29%

80% din echantioane sunt ET

8% din AMMs

5 m

5 m

5 m

5 m5 m

5 m

5 m5 m

CSiO Mg

Si

S Fe

60-85% material carbonatic

~ 3% din AMMs sunt UCAMM

AMMtypes

Coarse-grained (Cg) Scoriaceous (Sc)Fine-grained compact (FgC)

De la microscopul optic la microscopul electronic

07-13-03 07-13-4707-13-40 07-13-1872 m 119 m 147 m 124 m

T FgF UCAMM ScT g UCAMM Sc

Al

Si Si

SMg

Si

Fe

MgSi

SMg

C

SFe

SFe

FeCa

1 3%0.5%

Micrometeoriti -Meteoriti

Micromtorites

CK

CI CM CR 0.1%0.3%

1.3%Meteoriti

CO

CK

CARBONEES0.5%

3.7%

81.2%CV0.6%

ORDINAIRES 73.2%CHONDRITES

A ENSTATITE 1.5%92.6%METEORITES

PIERREUSES

7.5%6 1%

ACHONDRITES

FERS

MIXTES 1.3%

6.1%FERS

Micrometeoritii vs. Meteoritii chonditici carbonatici (CM, CR)( , )

- CM contin putine chondre si multa matrice

- CR sunt caracterizati prin abundenta aliajelor de Fe-Ni care sunt intim legate des prezenta chondrelor.

Murchison Renazzo

Asemanari:-compozitia globala

Diferente:-cantitatea de C

t l l/p g-compozitia mineralogica-coexistenta filosilicatilor si a mineralelor anhidre

-raportul ol/px-Absenta sulfatilor-MMs sunt saraci in Fe

!!

Mi t itii l i ltMicrometeoritii seamana cel mai mult cu meteoriti primitivicu meteoriti primitivi

CC- chondritici carbonatici: < 2% din meteoriti acretati de Pamant.

Minerale

Pyroxen Pyroxen

OlivineAliaj de Fe-Ni

10 mOlivine

Carbonati

Magnetite

Sulfuri de ferSulfuri de fer

10.00

1.00

c

e

/

C

I

0 10

b

u

n

d

a

n

0.10

A

b

CapPrudhomme

Astrolabe

0.01

Na Mg Al Si P S K Ca Ti Cr Mn Fe Ni

CONCORDIACryo-weathering

Duprat et al., (2007)

Flux de MMs (Colectia CONCORDIA)( )

Exista cateva controverse importante asupra valorii fluxului de materie extraterestra pe suprafata Pamantului

=> Valoarea fluxului este importanta pentru a putea realiza modele de acretie ce tin de cantitatea de materie ET (H2O primitiva, biologie, )

Avantajele de la Dme C : Cantitatea de precipitati : 3.5 0.2 g.cm-2.an-1

Eficacitatea colectiei este controlata: = 80 % Analiza tuturor particulelor (topite si netopite) 10 masuratori independentep

Fluxul de micrometeoriti

35000

40000

Pr-atmosphrique (Love & Brownlee 1993)

Long Duration Exposure Facility (LDEF)Altitudine 400km

25000

30000

/

a

n

CONCORDIA data

CONCORDIA average

Taylor et al

(Love & Brownlee 1993)

Dimensiuni 0,01-0,5 mm

20000

25000

x

e

n

T

o

n

s

/

y

Yada et al

10000

15000

F

l

u

x

0

5000

Duprat, Engrand et al. (2006) et en preparation

= 5 300 2500 tons yr-1

CantitateaCantitatea de de materiematerie ablatataablatata la la intrareaintrarea in in atmosferaatmosfera ~ 80 %~ 80 %

StardustStardust

BRINGING COSMIC HISTORY TO EARTH

- Cometa 81P/Wild 2 a fost descoperita in 1978 de catre elvetianul Paul Wildin 1978 de catre elvetianul Paul Wild

- Diametru ~5 km- Prima misiune de intoarcere a

esantioanelor dupa Apollo

Recuperarea esantioanelor cometare

I t l i t i St d t

L di t t d 150 k d l l t

Intalnirea cometei cu Stardust => 2 ianuarie 2004

- La o distanta de 150 km de nucleul cometar particulele au fost capturate in aerogel la o viteza de 6km/s

AerogelEste solidul cu cea mai mica densitate (1.9 mg/cm3), ce prezinta alte proprietati remarcabile

Inventat de Steven Kistler in 1931, din cauza unui pariu. Cine poate sa inlocuiasca lichidul dintr-un borcan de dulceata cu un gaz fara ca dulceata sa se contracte?

- Material ce poate suporta o greutate de 2000 de ori mai mare decat propria greutate-Izolant termic

FILMFILM

Intoarcerea capsulei cu esantioane15 Ianuarie 2006

Total 7 ani de calatorie in spatiu pentru a studia o cometa

Forma particulelor capturate in aerogel

Tip A material cristalin fragmetentare putinTip A material cristalin, fragmetentare putin importanta, prezervare excelentaTip B material friabil cu cristale foarte fine

Dupa o misiune spatiala care a durat 7 ani

Interplanetary Dust ParticlesColectele stratosferice

Interplanetary Dust Particles

- Material fragil ce a Chondritic Porous

g supravietuit intrarii in atmosfera

Chondritic smoothBradely et al. 2005

-Dimensiuni 0 005 - 0 040 mm-Dimensiuni 0,005 - 0,040 mm

C t ti l l t i i i t t t i-Cu cat particulele sunt mai mici cu atat sunt mai usor de oprit la intrarea in atmosfera

- IDPs decelereaza de le viteze cosmice la altitudini de >90 km

Cometar vs. Asteroidal IDPsIDPs cometareV>18 Km/s

Particulele cometare:-Minerale anhidre-Agregate ce prezinta o porozitate importanta

IDPs asteroidalV>14 Km/s

-Cantitati importante de C

CP IDPs sunt considerati ca fiind particule cometarecometare

- Spectrul IR al unei comete-Agregate cu o porozitate importanta si minerale foarte-Agregate cu o porozitate importanta si minerale foarte mici => fragmentarea cometelor- Minerale anhidre => cometele sunt pastrate in regiunile- Minerale anhidre => cometele sunt pastrate in regiunile cele mai rec ale SS

Clasificare (2)

IDPs anhidri IDPs hidratati

C tiComparatie

Stardust

Wild 2JFC

e

(

k

m

) Concordia

Antarctica :Concordia AMMs

25Al

t

i

t

u

d

e

Dumont dUrville

20NASA ER2 aircraft

MeteoritesIDPs

0 AMMs

> 1 000Particle size (m)

1 50 100 200 300 400 500300.1Stardust

Interplanetary Dust Particles (IDPs) AMMs

Stardust - Comte Wild 2

- Provin de pe asteroizi sau/si comete?- Fluxul de materie extraterestra cel mai maremare- Bogati in C- Aceiasi structura chimica globala ca IDP si Stardusts S a dus

=> Dar de 10 - 100 x mai mari!

Aerogel

Cratere

Wild 2 Scoriaceous AMMs

10 m 10 m

Nakamura et al., 2008

10 m10 m

Wild 2

spph 16 AMMs

AMMs

sp

pv

16 AMMsrefractory minerals assemblages

< 1%

(Zolensky et al. (2006)Hoppe et al., 1995

13 AMMsrefractory minerals in matrixin matrix

< 1%

AMM Wild 2

Porphyritic chondrule Porphyritic olivine-pyroxene (POP)

KPx

Sulf.

Nakamura et al., 2008

CAI si chondre intr-o cometaSURPRIZA!

CAI:CAI: - Cele mai vechi obiecte din SS- Minerale refractare ce au condensat le >1400 K

S au format intr un singur loc in SS si intr o perioada scurta (20 000 ani)- S-au format intr-un singur loc in SS si intr-o perioada scurta (20 000 ani)- Abundenta lor variaza de la ~10% pana la 10-4 in meteoritii primitivi

Ch d lChondrele:- Solidele dominante in nebuloasa solara cand meteoritii primitivi au

acretat

Ch d l i CAI i t d j i t l i K i d t lChondrele si CAI existau deja in centura lui Kuiper cand cometele s-au format !!!!!!!!!

78

Concordia AMMs

N 45

6 (EMPA data) ol

px

1

2

3

12

14

Stardust

0

100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50

25

IDPs

N6

8

10Zolensky et al., 2006Tomeoka et al., 2008

15

20

2

4

6

5

10

Fo (mol%)

0

100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 500

100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50

Fo (mol%)

14

AMM

N 810

12 AMMs(EMPA data) ol

px

2

4

6

7

8

Stardust

0

100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50

7

8

IDPs

N 45

6

7Zolensky et al., 2006Tomeoka et al., 2008

4

5

6

7 IDPs

1

2

3

1

2

3

En (mol%)

0

100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50

0100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50

En (mol%)

Wild 2 carbonates

Carbonat Lime (CaO)

2 nmG. J. Flynn et al. 2008

2 nm

A h Cristale nanometrice7 m

Leroux H. personal communication

Toppani et al. 2005

Amorphe Cristale nanometrice

Aceste minerale sunt prezente in toate tipurile de materiale ET Minerale rare in colectiile de MMs realizate in gheataMinerale rare in colectiile de MMs realizate in gheata Abundente in MMs Concordia

Sulfuri primare: Troilite (FeS) Sulfuri secondare: Pirotita: (Fe,Ni)1-xS et Pentlandit : (Fe,Ni)9S8

NiFe S

AMMs sunt dominati de sulfuri primaire, sarace in Ni (troilite)

SEM TEM - FgF

AMMsEMPAAMMsFgF

SUCAMM

Pyrrhotite

500 nm

UCAMMNiF S

Troilite

Pyrrhotite

Pentlandite

NiFe S

NiFeEngrand et al., 2007

AMMs EMPA

S

Stardust

S

AMMs TEM

TroilitePyrrhotite

Troilite

Pentlandite

Fe NiNi(Zolensky et al., 1995; Engrand et al., 2007; Zolensky et al., 2006; Klock et al., 2000, Rietmeijer et al., 2004)

SEMPA

TEM UCAMMEMPA UCAMM

S

30

35

40

EMPA UCAMM

UCAMMNiSF

Pyrrhotite 20

25

30

N

i

a

t

%

NiSFeTroilitePentlandite

10

15

N

0

5

0 50 100 150 200

Fe Ni Sulphide size (nm)

The highest C wt% values reported

CC < 2.3 wt% OC 0 4 %

UCAMMOC < 0.4 wt%EC < 0.3 wt%Tagish Lake 2.0 wt% (Grady et al., 2002)

(Alexander et al., 2007)

IDPs ~45 wt% (Thomas et al. 1994)

AMMs 0 2-2 1 wt% (Matrajt et al 2003)

UCAMMs ~58 wt%

AMMs 0.2-2.1 wt% (Matrajt et al. 2003)

Micrometeoritii au adus pe Pamant ingredientele necesare pentru aparitia vietii?g p p

M. Maurette CSNSM, scenariul EMMA

4,3 - 2,8 Miliarde de ani