Kozmikus mállás szimulációs vizsgálata besugárzott meteoritok alapján

Ilikó Gyollai; Richárd Rácz; Sándor Biri; Zoltán Juhász; Ákos Kereszturi; Csilla Kiraly; Dániel Rezes; Béla Sulik; Máté Szabó; Zoltán Szalai; Péter Szávai

doi:10.23928/foldt.kozl.2025.156.1.25

Ilikó Gyollai HUN-REN Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont; CSFK, MTA Kiváló Kutatóhely Budapest
Richárd Rácz HUN-REN Atommagkutató Intézet
Sándor Biri HUN-REN Atommagkutató Intézet
Zoltán Juhász HUN-REN Atommagkutató Intézet
Ákos Kereszturi HUN-REN Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont; CSFK, MTA Kiváló Kutatóhely Budapest; ELTE TTK
Csilla Kiraly CSFK, MTA Kiváló Kutatóhely Budapest; HUN-REN Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont
Dániel Rezes HUN-REN Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont; CSFK, MTA Kiváló Kutatóhely Budapest
Béla Sulik HUN-REN Atommagkutató Intézet
Máté Szabó HUN-REN Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont; CSFK, MTA Kiváló Kutatóhely Budapest
Zoltán Szalai CSFK, MTA Kiváló Kutatóhely Budapest; ELTE TTK; HUN-REN Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont
Péter Szávai

DOI: https://doi.org/10.23928/foldt.kozl.2025.156.1.25

Kulcsszavak: meteorit, kozmikus mállás, protonbesugárzás, FTIR-spektroszkópia, Raman-spektroszkópia

Absztrakt

Az NWA 10580 jelű, CO3 típusú szenes kondritmintán, azonos mérési pontokon Raman- és infravörös spektroszkópiai méréseket végeztünk három, egymást követő protonbesugárzási ciklust megelőzően, valamint azokat követően. A kozmikus mállás laboratóriumi körülmények közötti szimulálásához 1 keV energiájú protonokat alkalmaztunk, kísérletenként 1011, 1014 és 1017 ion/cm² fluxus értékekkel. A besugárzásokat követően a Raman-spektroszkópiai mérések során megfigyelhető a fő csúcsok félértékszélességének (FWHM) és csúcspozícióinak változása. A Raman- és FTIR-spektrumokban az olivin és a piroxén esetében több alkalommal is eltűnnek a kisebb intenzitású csúcsok (663, 697, 913 cm–1) a piroxénnél (FTIR), és 658 cm–1 a piroxénnél (Raman), valamint olivinnél 978 cm–1 (FTIR) pozíción. A piroxén infravörös tartományban megjelenő csúcsainál egyaránt kimutathatók pozitív [kisebb csúcsoknál 664 cm–1 (+3 cm–1), 913 cm–1 (+1 cm–1)] és negatív irányú csúcseltolódások (1046 cm–1 (–7cm–1), míg az olivinre elsősorban negatív csúcseltolódások (894 cm–1: –7 cm–1, 978 cm–1: –8 cm–1), valamint több esetben a kisebb csúcsok eltűnése jellemző. Utóbbi mind az infravörös, mind a Raman-spektrumokban az adott ásványfázisok amorfizációjára utal. Az ily módon azonosított, leginkább stabil csúcsok kiválasztása hozzájárulhat a jövőbeni űrszondák detektorrendszereinek optimalizálásához, valamint a meteoritminták kisbolygókhoz való kapcsolásához.

Hivatkozások

BRUNETTO, R., LANTZ, C., LEDU, D., BAKLOUTI, D., BARUCCI, M.A., BECK, P., DELAUCHE, L., DIONNET, Z., DUMAS, P., DUPRAT, J. AND ENGRAND, C. 2014: Ion irradiation of Allende meteorite probed by visible, IR, and Raman spectroscopies. Icarus, 237, 278-292.
BRUNETTO, R., LANTZ, C., NAKAMURA, T., BAKLOUTI, D., LE PIVERT-JOLIVET, T., KOBAYASHI, S. AND BORONDICS, F. 2020: Characterizing irradiated surfaces using IR spectroscopy. Icarus, 345, p.113722.
Brunetto R., Loeffler M.J., Nesvorný D., Sasaki S., STRAZZULLA G. 2015: Asteroid Surface Alteration by Space Weathering Processes. In book: Asteroids IV. ed: Michel, P., et al. University of Arizona Press
BRUNETTO, R., VERNAZZA, P., MARCHI, S., BIRLAN, M., FULCHIGNONI, M., OROFINO, V. & STRAZZULLA, G. 2006. Modeling asteroid surfaces from observations and irradiation experiments: The case of 832 Karin. Icarus, 184(2), 327-337.
CHAPMAN, C. R. 2004: Space weathering of asteroid surfaces. Annu. Rev. Earth Planet. Sci., 32, 539-567.
DeMeo, F. E., Burt, B. J., Marsset, M., Polishook, D., Burbine, T. H., Carry, B., ... & Bus, S. J. 2022:. Connecting asteroids and meteorites with visible and near-infrared spectroscopy. Icarus, 380: 114971.
DEMEO, F.E., BURT, B.J., MARSSET, M., POLISHOOK, D., BURBINE, T.H., CARRY, B., BINZEL, R.P., VERNAZZA, P., REDDY, V., TANG, M. & THOMAS, C.A. 2022: Connecting asteroids and meteorites with visible and near-infrared spectroscopy. Icarus, 380, p.114971.
DEMYK, K., CARREZ, P., LEROUX, H., CORDIER, P., JONES, A.P., BORG, J., QUIRICO, E., RAYNAL, P.I. & D'HENDECOURT, L. 2001: Structural and chemical alteration of crystalline olivine under low energy He+ irradiation. Astronomy & Astrophysics, 368(3), L38-L41.
DEMYK, K., D'HENDECOURT, L., LEROUX, H., JONES, A.P. & BORG, J. 2004: IR spectroscopic study of olivine, enstatite and diopside irradiated with low energy H and He ions. Astronomy & Astrophysics, 420(1), 233-243.
DUKES, C. A., BARAGIOLA, R. A., & MCFADDEN, L. A. 1999: Surface modification of olivine by H+ and He+ bombardment. Journal of Geophysical Research: Planets, 104(E1), 1865-1872.
DURBEN, D.J., MCMILLAN, P.F. & WOLF, G.H. 1993: RAMAN STUDY OF THE HIGH-PRESSURE behavior of forsterite (Mg2SiO4) crystal and glass. American Mineralogist, 78(11-12), 1143-1148.
HEYMANN, D. AND HÖRZ, F.,1990: Raman-spectroscopy and X-ray diffractometer studies of experimentally produced diaplectic feldspar glass. Physics and Chemistry of Minerals, 17(1), 38-44.
HUANG, E., CHEN, C.H., HUANG, T., LIN, E.H. & XU, J.A. 2000: Raman spectroscopic characteristics of Mg-Fe-Ca pyroxenes. American Mineralogist, 85(3-4), 473-479.
JOHNSON, J.R., HÖRZ, F. & STAID, M.I. 2003: Thermal infrared spectroscopy & modeling of experimentally shocked plagioclase feldspars. American Mineralogist, 88(10), 1575-1582.
KAŇUCHOVÁ, Z., BODUCH, P., DOMARACKA, A., PALUMBO, M.E., ROTHARD, H. AND STRAZZULLA, G. 2017: Thermal and energetic processing of astrophysical ice analogues rich in SO2. Astronomy & Astrophysics, 604, p.A68.
KRÄMER RUGGIU, L., BECK, P., GATTACCECA, J., & ESCHRIG, J. 2021. Visible-infrared spectroscopy of ungrouped and rare meteorites brings further constraints on meteorite-asteroid connections. Icarus, 362:114393.
KUEBLER, K.E., JOLLIFF, B.L., WANG, A. & HASKIN, L.A. 2006: Extracting olivine (Fo–Fa) compositions from Raman spectral peak positions. Geochimica et Cosmochimica Acta, 70(24), 6201-6222.
LAFUENTE B., DOWNS R.T., YANG H., STONE N. 2015: The power of databases: the RRUFF project. In: Highlights in Mineralogical Crystallography, T Armbruster and R M Danisi, eds. Berlin, Germany, W. De Gruyter, pp 1-30.
LANTZ, C., BRUNETTO, R., BARUCCI, M.A., DARTOIS, E., DUPRAT, J., ENGRAND, C., GODARD, M., LEDU, D. & QUIRICO, E. 2015: Ion irradiation of the Murchison meteorite: Visible to mid-infrared spectroscopic results. Astronomy & Astrophysics, 577, p.A41.
LANTZ, C., BRUNETTO, R., BARUCCI, M.A., FORNASIER, S., BAKLOUTI, D., BOURÇOIS, J. & GODARD, M. 2017: Ion irradiation of carbonaceous chondrites: A new view of space weathering on primitive asteroids. Icarus, 285, 43-57.
LAZZARIN, M., MARCHI, S., MOROZ, L.V., BRUNETTO, R., MAGRIN, S., PAOLICCHI, P. & STRAZZULLA, G. 2006: Space weathering in the main asteroid belt: The big picture. The Astrophysical Journal, 647(2), p.L179.
SHARP, T.G. & DECARLI, P.S. 2006: Shock effects in meteorites. Meteorites and the early solar system II, 943, 653-677.
VAN DE MOORTÈLE, B., REYNARD, B., MCMILLAN, P.F., WILSON, M., BECK, P., GILLET, P. & JAHN, S. 2007: Shock-induced transformation of olivine to a new metastable (Mg, Fe) 2SiO4 polymorph in Martian meteorites. Earth and Planetary Science Letters, 261(3-4), 469-475.
VERNAZZA, P., FULVIO, D., BRUNETTO, R., EMERY, J.P., DUKES, C.A., CIPRIANI, F., WITASSE, O., SCHAIBLE, M.J., ZANDA, B., STRAZZULLA, G. & BARAGIOLA, R.A. 2013: Paucity of Tagish Lake-like parent bodies in the Asteroid Belt and among Jupiter Trojans. Icarus, 225(1), 517-525.