Udenomjordisk Hypatia-sten rasler solsystemets status quo

I 2013 forskere meddelte, at en sten fundet i det sydvestlige Egypten, var bestemt ikke fra Jorden. I 2015 andre forskerhold havde meddelt, at 'Hypatia'-stenen ikke var en del af nogen kendte typer meteorit eller komet, baseret på ædelgas- og nukleare sondeanalyser.

(Stenen fik navnet Hypatia efter Hypatia af Alexandria, den første vestlige kvindelige matematiker og astronom).

Imidlertid, hvis stenen ikke var fra Jorden, hvad var dens oprindelse og kunne mineralerne i den give et fingerpeg om, hvor det kom fra? Mikromineralanalyser af småstenen foretaget af det oprindelige forskerhold ved University of Johannesburg har nu givet foruroligende svar, der går væk fra konventionelle syn på det materiale, vores solsystem blev dannet af.

Mineralsk struktur

Den indre struktur af Hypatia-stenen er lidt som en frugtkage, der er faldet ned fra en hylde til noget mel og revnet ved stød, siger prof Jan Kramers, ledende forsker i undersøgelsen offentliggjort i Geochimica og Cosmochimica Acta den 28. december 2017.

"Vi kan tænke på den dårligt blandede dej af en frugtkage, der repræsenterer hovedparten af ​​Hypatia-stenen, hvad vi kaldte to blandede 'matricer' i geologiske termer. Glacekirsebærene og nødderne i kagen repræsenterer de mineralkorn, der findes i Hypatia 'inklusioner'. Og melet, der støver revnerne af den faldne kage, repræsenterer de 'sekundære materialer', vi fandt i bruddene i Hypatia, som er fra Jorden, " han siger.

Den oprindelige udenjordiske sten, der faldt til Jorden, må have været mindst flere meter i diameter, men opløst i små fragmenter, hvoraf Hypatia-stenen er en.

Underlig matrix

Med det samme, Hypatia mineralmatrix (repræsenteret ved frugtkagedej), ligner ikke nogen kendte meteoritter, klipperne, der falder fra rummet ned på Jorden i ny og næ.

"Hvis det var muligt at male hele planeten Jorden til støv i en enorm morter og støder, vi ville få støv med i gennemsnit en lignende kemisk sammensætning som kondritiske meteoritter, " siger Kramers. "I kondritiske meteoritter, vi forventer at se en lille mængde kulstof{C} og en god mængde silicium (Si). Men Hypatias matrix har en enorm mængde kulstof og en usædvanlig lille mængde silicium."

"Endnu mere usædvanligt, matrixen indeholder en høj mængde af meget specifikke kulstofforbindelser, kaldet polyaromatiske kulbrinter, eller PAH, en vigtig bestanddel af interstellart støv, som eksisterede allerede før vores solsystem blev dannet. Interstellart støv findes også i kometer og meteoritter, der ikke er blevet varmet op i en længere periode i deres historie, " tilføjer Kramers.

I en anden drejning, det meste (men ikke alle) PAH i Hypatia matrixen er blevet omdannet til diamanter mindre end en mikrometer, som menes at være blevet dannet i stødet af sammenstødet med Jordens atmosfære eller overflade. Disse diamanter gjorde Hypatia modstandsdygtig over for vejrlig, så den er bevaret til analyse fra det tidspunkt, den ankom til Jorden.

Mærkere korn aldrig fundet før

Da forsker Georgy Belyanin analyserede mineralkornene i indeslutningerne i Hypatia, (repræsenteret ved nødder og kirsebær i en frugtkage), en række mest overraskende kemiske grundstoffer dukkede op.

"Aluminium forekommer i ren metallisk form, på egen hånd, ikke i en kemisk forbindelse med andre grundstoffer. Som en sammenligning, guld forekommer i guldklumper, men det gør aluminium aldrig. Denne forekomst er ekstremt sjælden på Jorden og resten af ​​vores solsystem, så vidt vides i videnskaben, " siger Belyanin.

"Vi fandt også sølvjodphosphid og moissanite (siliciumcarbid) korn, igen i højst uventede former. Kornene er de første dokumenterede, der findes in situ (som de er) uden først at skulle opløse den omgivende sten med syre, " tilføjer Belyanin. "Der er også korn af en forbindelse, der hovedsageligt består af nikkel og fosfor, med meget lidt jern; en mineralsammensætning, der aldrig før er observeret på Jorden eller i meteoritter, " tilføjer han.

Dr Marco Andreoli, en forskningsstipendiat ved School of Geosciences ved University of the Witwatersrand, og et medlem af Hypatias forskningsteam siger, "Da Hypatia først blev fundet at være udenjordisk, det var en sensation, men disse seneste resultater åbner op for endnu større spørgsmål om dens oprindelse."

Unikke mineraler i vores solsystem

Taget sammen, det gamle uopvarmede PAH-kulstof samt fosfiderne, det metalliske aluminium, og moissanitten tyder på, at Hypatia er en samling af uændret præ-solmateriale. Det betyder, stof, der eksisterede i rummet før vores sol, Jorden og de andre planeter i vores solsystem blev dannet.

Understøtter præ-sol-konceptet er den mærkelige sammensætning af nikkel-fosfor-jernkornene, der findes i Hypatia-indeslutningerne. Disse tre kemiske grundstoffer er interessante, fordi de tilhører undergruppen af ​​kemiske grundstoffer, der er tungere end kulstof og nitrogen, som udgør hovedparten af ​​alle klippeplaneterne.

"I kornene i Hypatia er forholdet mellem disse tre grundstoffer og hinanden fuldstændigt forskellige fra det, der er beregnet for planeten Jorden eller målt i kendte typer meteoritter. Som sådan er disse indeslutninger unikke i vores solsystem, " tilføjer Belyanin.

"Vi tror, ​​at nikkel-fosfor-jernkornene er dannet før solenergi, fordi de er inde i matrixen, og det er usandsynligt, at de er blevet ændret af stød, såsom kollision med jordens atmosfære eller overflade, og også fordi deres sammensætning er så fremmed for vores solsystem", tilføjer han.

"Var hovedparten af ​​Hypatia, matrixen, også dannet før vores solsystem? Sikkert ikke, fordi du har brug for en tæt støvsky som soltågen for at koagulere store kroppe," siger han.

En anden slags støv

Generelt, videnskaben siger, at vores solsystems planeter i sidste ende blev dannet af en enorm, gammel sky af interstellart støv (soltågen) i rummet. Den første del af denne proces ville være meget som støvkaniner, der koagulerer i et ufejet rum. Videnskaben hævder også, at soltågen var homogen, det er, den samme slags støv overalt.

Men Hypatias kemi rykker ved denne opfattelse. "Til at begynde med, der er ingen silikatmineraler i Hypatias matrix, i modsætning til kondritiske meteoritter (og planeter som Jorden, Mars og Venus), hvor silikater er dominerende. Så er der de eksotiske mineralske indeslutninger. Hvis Hypatia ikke selv er præsolar, begge funktioner indikerer, at soltågen ikke var den samme slags støv overalt - hvilket begynder at trække i det almindeligt accepterede syn på dannelsen af ​​vores solsystem", siger Kramers.

Ind i fremtiden

"Det, vi ved, er, at Hypatia blev dannet i et koldt miljø, sandsynligvis ved temperaturer under den for flydende nitrogen på Jorden (-196 Celsius). I vores solsystem ville det have været langt længere ude end asteroidebæltet mellem Mars og Jupiter, hvor de fleste meteoritter kommer fra. Kometer kommer hovedsageligt fra Kuiperbæltet, ud over Neptuns kredsløb og omkring 40 gange så langt væk fra solen, som vi er. Nogle kommer fra Oort-skyen, endnu længere ude. Vi ved meget lidt om den kemiske sammensætning af rumobjekter derude. Så vores næste spørgsmål vil grave yderligere ind i, hvor Hypatia kom fra, siger Kramers.

Den lille sten fra den libyske ørkenglas-strøede mark i det sydvestlige Egypten præsenterer en fristende brik til et udenjordisk puslespil, der bliver stadig mere komplekst.