У пошуках мікраметэарытаў

Сучасную навуку немагчыма ўявіць без партнёрства навуковых устаноў. Вось і ў даследчай дзейнасці навучэнцаў карысна знаходзіць партнёраў, якія могуць пашырыць іх магчымасці. Вопыт партнёрства лабараторыі “Мінскі планетарый” і сярэдняй школы № 157 сталіцы ў арганізацыі пошукава-даследчай дзейнасці навучэнцаў заслугоўвае ўвагі.

Уладзімір Гуркоўскі за назіраннямі.

Кожны дзень на Зямлю падае ад 60 да 100 тон касмічнага пылу. Куды ж ён дзяецца? Нікуды! Ён з намі. Ён — частка таго пылу, што мы змахваем анучай са стала. Ён проста падае на глебу. Але як яго знайсці? Як зразумець, што гэтая крупінка — дакладна касмічная?

Касмічны пыл доўгі час раздражняў астранамічную грамадскасць, паколькі пера­шкаджаў назіраць за касмічнымі аб’ектамі. З пачаткам эпохі інфрачырвонай астраноміі было заўважана, што часціцы касмічнага пылу з’яўляюцца важнымі кампанентамі астра­фізічных працэсаў і іх аналіз дазволіць атрымаць інфармацыю аб фарміраванні Сонечнай сістэмы.

Касмічны пыл можа адыгрываць важную ролю на ранніх стадыях утварэння зорак і ўдзель­нічаць у фарміраванні будучых планет. Яго часціцы праходзяць эвалюцыйны цыкл, які ўключае хімічныя, фізічныя і дынамічныя змены. У эвалюцыі касмічнага пылу такім чынам адлюстроўваюцца працэсы эвалюцыі Сусвету ў цэлым.

Касмічны пыл (мікраметэарыты) — часціцы пазаземнага паходжання памерам ад 50 мкм да 1 мм. Яны на высокай хуткасці перасякаюць атмасферу Зямлі, асядаючы затым на паверхні планеты. Калі такія часціцы пасля зрастаюцца з вялікімі па памеры целамі прыроднага або штучнага паходжання, яны працягваюць называцца касмічным пылам.

Распрацаваны метады збору ўзораў касмічнага пылу ў атмасферы Зямлі. Так, НАСА ажыццяўляе збор з дапамогай пласціністых калектараў, размешчаных пад крыламі самалётаў, якія лятаюць у стратасферы. Узоры касмічнага пылу таксама збіраюць на паверхневых адкладах ледзяных масіваў Антарктыды і Арктыкі і ў глыбакаводных адкладах.

Для збору часціц касмічнага пылу ў міжпланетнай прасторы выкарыстоўваюцца аўтаматычныя міжпланетныя станцыі. Дэтэктары пылу выкарыстоўваліся ў місіях такіх станцый, як HEOS-2, Helios[en], “Піянер-10”, “Піянер-11”, “Джота”, “Галілеа” і Cassini, калязямных спадарожнікаў LDEF, EURECA[en] і Gorid. Некаторыя навукоўцы выкарыстоўвалі “Вояджэр-1” і “Вояджэр-2” як своеасаблівы гіганцкі зонд Ленгмюра. У цяперашні час дэтэктары пылу ўсталяваны на касмічных апаратах “Уліс”, PROBA[en], “Разета”, “Stardust” і “Новыя гарызонты”.

Узоры касмічнага пылу, сабранага як на Зямлі, так і ў космасе, захоўваюцца ў спецыяльных сховішчах. Адно з іх знаходзіцца ў Цэнтры Ліндана Джонсана НАСА ў Х’юстане (ЗША).

У 2019 годзе да­следчыкі выявілі ў Антарктыдзе міжзоркавы пыл, які, як мяркуецца, паходзіць з Мясцовага міжзоркавага воблака.

Ці можна знайсці мікраметэарыты ў населеных пунктах? Гэтае пытанне ўзні­маецца ўжо амаль стагоддзе, і, нягледзячы на шматлікія спробы знайсці мікраметэарыты, адказ да гэтага часу быў вельмі кароткім — “не”. Да нядаўняга часу гэта пацвярджалі і вядучыя даследчыкі ў адпаведнай галіне.

Знайсці касмічны пыл у мегаполісах атрымалася ў шведскага навукоўца-аматара Джона Ларсена (Jon Larsen). Вясной 2010 года ён распачаў сістэматычныя даследаванні ўзораў пылу з населеных пунктаў.

Джон Ларсен заснаваў праект Stardust і на працягу многіх гадоў збіраў пыл з дахаў дамоў у Осла, Парыжы і Берліне. Затым вучоны адсылаў фатаграфіі і ўзоры спецыялі­стам Імперскага каледжа ў Лондане. Год за годам яны атрымлівалі даныя і аднойчы былі вымушаны пагадзіцца з высновамі энтузіяста са Швецыі. З моманту пачатку сваіх пошукаў ён выявіў больш за 1300 мікраметэарытаў.

Унікальны працэс, праз які прайшлі мікраметэарыты падчас атмасфернага палёту (плаўленне, дыферэнцыяцыя, рэкрышталізацыя і абляцыя/эрозія),  стварае выразныя структуры, якія адсутнічаюць у зямных мінеральных часціцах. Маючы некаторы вопыт, можна распазнаць гэтыя характэрныя аэрадынамічныя формы мікраметэарытаў. У спалучэнні з веданнем найбольш распаўсюджаных тыпаў антрапагенных і прыродных сфер становіцца магчымым вылучыць узоры мікраметэарытаў у пробах пылу з населеных пунктаў.

Аніль Алам-Яр.

Вопыт Джона Ларсена натхніў нас, і ў сярэдняй школе № 157 Мінска была створана даследчая група. У яе склад увайшлі Аніль Алам-Яр (9 клас), Уладзімір Гуркоўскі (9 клас) і Ульяна Глушанко (7 клас). Разам мы адправіліся на пошук мікраметэарытаў у нашым горадзе.

Ульяна Глушанко.

Для пачатку неабходна ведаць, як выглядаюць мікраметэарыты звонку — іх марфалогію. Кніга Дж.Ларсена “У пошуках зорнага пылу” можа быць выкарыстана ў якасці дарожнай карты па лабірынце пылу з населеных пунктаў.

Работа, накіраваная на пошук і ідэнтыфікацыю мікраметэарытаў, складаецца з некалькіх этапаў:

1) збор матэрыялу для даследавання;

2) апрацоўка атрыманага матэрыялу;

3) візуальнае даследаванне атрыманага матэрыялу пад мікраскопам, вылучэнне “меркаваных мікраметэарытаў”;

4) фатаграфаванне знойдзеных мік­рааб’ектаў;

5) ідэнтыфікацыя мікрачасціц.

Падчас гэтай работы ўзнікла неабходнасць у кансультацыях і прыборным аснашчэнні. Так узнік партнёрскі саюз сярэдняй школы № 157 і лабараторыі “Мінскі планетарый”. Даследчая група атрымала назву Micrometeorites BY.

Даследаванні праводзіліся на базе лабараторыі “Мінскі планетарый” і лабараторыі тонкіх плёнак Фізіка-тэхнічнага інстытута Нацыянальнай акадэміі навук. У ходзе работы ў 2020/2021 навучальным годзе было сабрана 28 кг асадкавага матэрыялу з дахаў сярэдняй школы № 157 і Мінскага планетарыя. З гэтай масы было вылучана 58 часціц, якія мы назвалі “меркаваныя мікраметэарыты”. У ходзе далейшага аналізу мы адбракавалі 23 часціцы. Зарэгістравалі і прысвоілі нумары 35 часціцам, 19 сфата­графавалі.

Для далейшай ідэнтыфікацыі мікраметэарытаў неабходна вызначыць мінералагічныя і кампазіцыйныя характарыстыкі з дапамогай сканіруючай электроннай мікраскапіі. Даследаванне ўзораў на сканіруючым электронным мікраскопе MIRA 3 FE-SEMs пачалося ў лабараторыі фізікі тонкіх плёнак Фізіка-тэхнічнага інстытута НАН Беларусі.

Вынікі работы, праведзенай даследчай групай Micrometeorites BY ў 2020/2021 годзе, былі прадстаўлены на конкурсах даследчых работ раённага, гарадскога, рэспублікан­скага і міжнароднага ўзроўню. Зараз мы працягваем даследаванні, шукаем новыя дахі і ўзоры. У перспектыве спадзяёмся сабраць калекцыю з некалькіх сотняў ці нават тысяч мікраметэарытаў для далейшай іх класіфікацыі і інтэрпрэтацыі. Тым самым будзе ўнесены ўклад у вывучэнне паходжання і эвалюцыі нашай Сонечнай сістэмы.

Дзіяна ПЛІСКА,
настаўніца фізікі і астраноміі сярэдняй школы № 157 Мінска імя А.С.Бурдзейнага.
Аляксандр МІКУЛІЧ,
педагог дадатковай адукацыі, загадчык Мінскага планетарыя.