Mamy do czynienia z niezwykłym materiałem, pochodzącym z mgławicy starszej niż Układ Słoneczny - mówi RMF FM dr hab. Wojciech Przybyłowicz, współautor opublikowanej właśnie w czasopiśmie "Geochimica et Cosmochimica Acta" pracy na temat budowy materiału nazywanego Hypatią. To fragment kamyka o masie zaledwie 30 gramów, znalezionego w 1996 roku na pustyni w południowo-zachodnim Egipcie, nazwanego na cześć aleksandryjskiej matematyczki i filozofki żyjącej na przełomie IV i V wieku naszej ery. Badania tego małego, niepozornego kamyczka mogą zmienić nasze dotychczasowe poglądy na powstanie naszego Układu Słonecznego.

Dr Przybyłowicz, zatrudniony w instytucie akceleratorowym iThemba LABS w Republice Południowej Afryki, oraz w krakowskiej AGH, mówi w rozmowie z Grzegorzem Jasińskim, że Hypatia jest - jak na razie - jedynym, dostępnym na Ziemi fragmentem takiego materiału, zupełnie innego niż wszystkie dotąd znalezione fragmenty meteorytów. Badania prowadzone z wykorzystaniem szeregu metod, w tym stosowanej przez dr Przybyłowicza metody mikro-PIXE (Particle Induced X-ray Emission) wskazują, że tworzące materiał minerały mogą być starsze niż Słońce. O niezwykłym pochodzeniu materiału świadczą liczne anomalie w składzie izotopowym gazów szlachetnych, azotu i węgla, anomalie obecności różnych pierwiastków, ich rozmieszczenia i proporcji. Intrygująca jest obecność tak egzotycznych pierwiastków, jak osm i iryd oraz metalicznego aluminium, przy równoczesnym braku krzemianów.

W badaniach uczestniczyli naukowcy z University of Johannesburg, University of the Witwatersrand i iThemba LABS w Republice Południowej Afryki, Università di Bologna we Włoszech, Wigner Research Institute for Physics i University of Debrecen na Węgrzech oraz Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ w Niemczech.

Posłuchaj rozmowy Grzegorza Jasińskiego z dr. hab. Wojciechem Przybyłowiczem

Grzegorz Jasiński: Panie doktorze, Hypatia budzi bardzo duże zainteresowanie naukowców już od pewnego czasu. Powiedzmy, co jest w niej tak interesującego i co było w niej tak interesującego już przed tymi badaniami, które państwo właśnie przeprowadziliście? 

Dr hab. Wojciech Przybyłowicz: Faktycznie, w roku 1996 na pustyni w południowo-zachodnim Egipcie został znaleziony malutki, 30-gramowy kamyczek. Dlaczego tam? W tamtym rejonie jest dużo odłamków szklistego materiału, powstałego prawdopodobnie wskutek uderzenia meteorytu. W trakcie poszukiwań znaleziono kamyczek o zdecydowanie innym składzie niż pozostałe szkła. Już pierwsze badania, rozpoczęte w roku 2010, dawały wyniki zupełnie inne, niż można było się spodziewać. Wyniki uzyskane przy zastosowaniu całego wachlarza metod badawczych, świadczą o tym, że to jest materiał niezwykły. Dlaczego w tej chwili zrobił się na ten temat duży szum w internecie? Ukazała się kolejna, czwarta już publikacja, dokładnie omawiająca wyniki uzyskane różnymi metodami i coraz mocniej mówi się, że to jest materiał pochodzący z mgławicy starszej niż Układ Słoneczny.

Pan zastosował w badaniach tej materii, tego kamyczka, właściwie fragmentu tego kamyczka, bardzo małych jego okruchów, bardzo nowoczesną metodę. Powiedzmy więcej o tym, na czym metoda mikro-PIXE polega...

Może metoda nie jest absolutnie najnowsza, ale istotnie jest jedną z bardzo ciekawych. Polega na tym, że przy użyciu protonów wzbudza się charakterystyczne promieniowanie X. Metoda jest bardzo czuła, do poziomu ppm. Czyli można wykryć zawartość pierwiastków na poziomie grama na tonę. To na przykład podstawowa metoda stosowana w badaniach geochemii Marsa. W laboratorium stosujemy ją przy użyciu akceleratora jonów, które są ogniskowane do rozmiarów kilku mikronów, stąd nazwa urządzenia: mikrowiązka protonowa. Wykonujemy mikroanalizy, można analizować próbki o rozmiarach mikronów. Wykonuje się skan analizowanego materiału, bardzo podobnie jak w mikroskopie elektronowym, przy czym chodzi o analizy pierwiastkowe, znacznie czulsze niż w przypadku mikroskopu elektronowego. Muszę tu przyznać, że ten bardzo ciekawy materiał dostałem do analizy dzięki współpracy z moimi przyjaciółmi, dr Marco Andreolim, prof. Janem Kramersem oraz młodszym kolegą, dr Georgym Belyaninem. Wspólnie analizowaliśmy potem wyniki. Szukaliśmy anomalii w obecności pewnych pierwiastków. Nie tylko zresztą obecności, ale rozmieszczenia i wzajemnych proporcji. Tych anomalii - jak się okazało - było bardzo wiele. Stwierdziliśmy miedzy innymi obecność tak egzotycznych pierwiastków, jak osm i iryd, bardzo niejednorodnie rozmieszczonych.

Proszę powiedzieć jeszcze, jak te badania przebiegały. Bo to niezmiernie cenny materiał, który został podzielony miedzy różne laboratoria. To takie okruchy. Jak udało się to zbadać?

Tak, to prawda. To bardzo cenny, niewielki materiał. W tej sytuacji jest bardzo ważne, żeby nie był podczas pomiarów niszczony. Nasza metoda jest dla tego typu materiału bezpieczna, kompletnie nieniszcząca. To znaczy, że można ten sam kawałek mierzyć ponownie, inną metodą. Można wziąć jakiś fragment i przeprowadzić na przykład analizę stosunków izotopowych, choćby gazów szlachetnych. Tak, że w tym przypadku ta nieinwazyjność metody jest szczególnie cenna.

Porozmawiajmy jeszcze chwilę o tych wynikach. Co jest w nich na tyle nietypowego, nie tylko dla Ziemi, ale i Układu Słonecznego, że można wysunąć tezę, że to materiał starszy niż Słońce, pokazujący nam obraz Wszechświata z czasów, kiedy Układu Słonecznego jeszcze nie było?

Tak jak wspomniałem, to jest cały wachlarz metod, które świadczą o nietypowości tego materiału. Nie jestem specjalistą, jeśli chodzi o analizę meteorytów i tego rodzaju materiałów, więc polegam tu na opinii moich kolegów, którzy całe życie takim badaniom poświęcają. Chodzi tu o badania izotopowe węgla C-13, o stosunki izotopowe argonu, helu, neonu, ksenonu, a wiec gazów szlachetnych, o to, że mamy tam do czynienia z diamentami, które prawdopodobnie powstały w wyniku impaktu, gwałtownego uderzenia. W przypadku metody mikro-PIXE widzimy to ogromne zróżnicowanie rozmieszczenia pierwiastków w mikroskali. To nie jest unikalne, że można znaleźć iryd i osm i to akurat będzie próbka spoza Układu Słonecznego, ale cały wachlarz tych wyników jest zupełnie niespotykany. Tak samo wzajemne korelacje pierwiastków. Nie chciałbym tu może wyczytywać wszystkich korelacji, które pierwiastki się z którymi zgadzają lub nie, ale te szczegóły są bardzo istotne. Podobnie uczciwość i precyzja analizy, uczciwość ludzi, którzy analizują, ma niesamowite znaczenie. Do innych ciekawych wyników zaliczyłbym jeszcze to, że aluminium zostało tam stwierdzone w postaci metalicznej, podczas gdy na Ziemi, czy w Układzie Słonecznym spotyka się go w postaci utlenionej lub w jakichś związkach. To wszystko razem pokazuje faktycznie, że jest o czym dyskutować, że można postawić odważne tezy i ich bronić.

To już jest - jak sam pan wspomniał - czwarta praca poświęcona Hypatii, którą państwo przygotowaliście. Czy ma pan wrażenie, że można jeszcze dowiedzieć się czegoś więcej, macie państwo pomysł na badania, które mogą jeszcze wiedzę na ten temat przesunąć dalej, czy doszliśmy do ściany i wiemy wszystko, co było do zbadania?

Jak najbardziej jeszcze nie doszliśmy do ściany, jeszcze mamy wyniki, które są nieopublikowane, w szczególności czeka na publikację praca szczególnie poświęcona wynikom badań metodą mikro-PIXE. Czasopismo "Geochimica et Cosmochimica Acta", w której ukazała się obecna praca, jest jak najbardziej właściwe dla tego tematu, natomiast wcześniejsze wyniki badań mikro-PIXE w roku 2015 publikowaliśmy w czasopiśmie odpowiednim dla metody - "Nuclear Instruments and Methods". One przeszły jednak mniej zauważone. Ale, jak podkreślam, najważniejszy jest wachlarz metod i nie dziwię się, że wyniki z jednej metody nie wzbudziły takiego zainteresowania, jak teraz wszystkie razem...

Dziękuję bardzo, gratuluję tych wyników i bardzo ciekawych analiz. Czekamy na kolejną publikację i - mam nadzieję - kolejne rewelacje.

Również dziękuję. To jest w pewnym sensie naukowe szczęście, by trafić na tak ciekawy materiał do zbadania.

(mpw)