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OPTON微观世界|来自星星的你!(下)

发布时间: 2018-06-26 10:18 来源:北京欧波同光学技术有限公司
前言


上期,小编为大家介绍了陨石来源、陨石分类以及Mounionalusta铁陨石的结构。那么本期,我们继续为大家解读铁陨石的秘密。


TAZA陨石


本期的主角是TAZA陨石。


TAZA陨石在北非的摩洛哥塔扎地区发现(2001年),由于TAZA陨石到目前尚不能根据成份推断出陨石的起源,所以这个陨石并没有被归类到任何陨石群组中。相比于上次介绍的Mounionalusta陨石,TAZA陨石由于产量小,其珍稀程度更加明显。TAZA拥有很特殊的Plessitic结构,也就是说可以呈现出十字状的纹路,被誉为来自外太空的“十字架”。

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TAZA陨石


目前只有Butler这个铁陨石与TAZA拥有类似的结构,所以在这个没有分类的群组中,这两个算是比较相近的不同陨石。镍纹石与铁纹石之间的合纹石(Plessite)形成非常缜密的矩阵区域,这个区域有着非常缜密的纹理图案,如果放大会发现这些都是"细微的维德曼结构",事实上这个罕见的Plessitic显微结构是介于八面陨铁(Octahedrites) 和 无纹陨铁(Ataxites)之间 。


SEM下的TAZA陨石


实际上,由于TAZA陨石具有十分缜密的十字纹路,相比于Mounionalusta陨石,更加适合SEM的高倍结构组织观察。下面小编就为大家揭开TAZA陨石神秘的面纱。


经过简单抛光的TAZA陨石,我们运用COXEM台式SEM进行观察,可以快速的得出图像(下图所示),图中可以看出,呈现暗色衬度的条带状相周围有明亮衬度相的包围。


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TAZA陨石SEM像


运用EDS进行成份的检测,我们可以得出不同区域的元素成分结果:


黑色衬度区域的元素成分结果

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浅色衬度区域的元素成分结果


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TAZA陨石元素面分布的EDS图像


陨石形成过程


经过以上分析,TAZA陨石可以简单的理解为Fe、Ni合金组成的金属。其二元相图可以由以下图表示。可以看出陨石形成的区域都是在铁纹石(kamacite)与镍纹石(taenite)共同存在的区域。我们可以试着推测陨石形成的原因,铁纹石相的形成是在冷却过程中从镍纹石相中析出的。在铁纹石(kamacite)析出的过程中,Ni原子作为溶质原子不断从母相中被排出来,聚集在铁纹石相(kamacite)的边缘,这也就解释了,SEM成分面分布中铁纹石相(kamacite)周围Ni元素的富集现象(图像中越亮)。而当陨石中Ni元素的含量小于6%时,在冷却过程中直接形成铁纹石相(kamacite)。至于铁纹石相(kamacite)形成的大小就取决于陨石的冷却速度了,总的来说,冷却速度越快,形成的相的结构也就越细小。以上讨论我们可以知道,铁陨石纹路的形成有两个方面的因素决定,一个是Ni元素的含量,第二是冷却过程中的速度。


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Fe、Ni二元相图


陨石中元素的来由


上述EDS结果可以知道TAZA陨石的主要成份包含有Fe、Ni、Al、Si等元素,那么这些元素在宇宙中又是在如何产生的?那需要利用核聚变的理论进行解释了。实际我们每天都离不开的太阳,就是一个元素制造者,它自身“燃烧”本身的H元素,产生核聚变,发出光和热。同样,位于主星序时期内的红巨星,其能量全部来源于氢(H)聚变成氦(He)。氢的消耗速度正比于恒星质量。恒星对抗自身引力坍缩的能量来源就是聚变。当大质量的恒星氢燃烧完之后,会在自身引力作用下进一步坍缩,这一过程会使得核心温度和压力大幅升高,然后会达到发生He聚变的条件,产物大致是碳(C)和氧(O)。当氦逐渐消耗,恒星又开始坍缩,温度和压力进一步升高,然后是C、O聚变,产物大致是硅(Si)。然后Si聚变成铁(Fe),由于Fe的比结合能最大,可以简单理解成Fe聚变产生的能量得不偿失,于是聚变的链条到Fe铁就停止了。此时恒星就像一颗洋葱,最外到最里层依次是H、He、C、Si、Fe。但并不是说恒星的演化就到此终止了(这样的话岂不是都是Fe元素了么?),Fe元素在中子丰度高得环境下,会发生中子俘获效应,生成Fe57、Fe58等不稳定的核素,再经过beta衰变形成Co57、Co58等,反复经过以上的中子俘获以及beta衰变,生成Ni、Cu等更重的元素。这样铁陨石中常见的元素就都得已生成了。这也就反映了为什么含Ni量越高的陨石也就越稀有。


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红巨星内部元素结构


后记


以上小编与大家共同了解了铁陨石的来源分类以及运用COXEM台式扫描电镜观察陨石的内部结构并分析了维斯台登结构的形成原因。希望大家能对来自星星的铁陨石有所了解。



标签:OPTON,微观世界,陨石,COXEM,扫描电镜
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