Medición de radionucleicos cosmogénicos en el Meteorito de Campo del Cielo
Los meteoritos contienen en su interior el registro de parte de la historia del Universo. En su viaje por el espacio son alcanzados por las partículas energéticas que componen laradiación cósmica, básicamente protones y partículas alfa. Estas partículas penetran en lamateria extraterrestre e inducen...
Guardado en:
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| Publicado: |
2000
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Los meteoritos contienen en su interior el registro de parte de la historia del Universo. En su viaje por el espacio son alcanzados por las partículas energéticas que componen laradiación cósmica, básicamente protones y partículas alfa. Estas partículas penetran en lamateria extraterrestre e inducen reacciones nucleares cuyos productos son isótoposcosmogénicos, estables o radiactivos. La presencia de este tipo de radioisótopos o lasconcentraciones anómalas de los nucleidos estables pueden ser utilizadas para el estudio de laintensidad de los rayos cósmicos en el pasado, su espectro de energía, la dosis de radiaciónacumulada sufrida por los meteoroides y el tiempo durante el cual han estado sometidos aella. Por otra parte, una vez que los cuerpos celestes han caído a la Tierra, la medición de lasconcentraciones de ese tipo de elementos es útil para la estimación del tiempo transcurridodesde la caída a nuestro planeta y de la posición preatmosférica de las muestras, lo cualpermite inferir el tamaño de los meteoritos antes de penetrar en la atmósfera terrestre. Las vidas medias de los radioisótopos cosmogénicos cubren un amplio rango detiempos, los cuales pueden ser muy pequeños, fracciones de segundos o extremadamentelargos, del orden de 10(10) años. En general, los meteoritos que se estudian han sido recogidosvarios cientos o miles de años luego de su caída. Por ello sólo es posible medir aquellosradioisótopos con vidas medias largas. La técnica de espectrometría de masas con aceleradores de partículas (AMS) esparticularmente útil para medir la concentración de isótopos cuyas vidas medias oscilan entre 10(3) y 10 (8) años. Los productos de decaimiento de esta clase de nucleidos no pueden serdetectados en períodos ordinarios y por medio de técnicas usuales de detección. Por otraparte, su concentración es del orden de 10(-12) o menor, por lo que no es posible detectarlos pormedio de Ia espectrometría de masas convencional. AMS posee la sensibilidad adecuada paralograr mediciones confiables mediante el conteo individual de átomos del radionucleido encuestión. Las muestras, que pueden ser tan pequeñas como l mg de material, deben pasar porun proceso químico previo el cual sirve para disminuir las contaminaciones y convertirlas auna forma apta para ser colocadas en la fuente de iones de los aceleradores de partículas. El objetivo del presente trabajo es el estudio de parte de la historia del meteoritocaído en Campo del Cielo, Argentina. Para ello, se aplica la técnica de AMS a la medición dela concentración de cinco radioisótopos cosmogénicos de vida media larga: 10Be, 26Al, 36Cl, 41Ca y 59Ni, en muestras provenientes de dos fragmentos de dicho meteorito. Uno de ellos es,a su vez, parte de un fragmento expuesto en varios museos del mundo, El Taco, mientras queel otro fue levantado del suelo en las cercanías de los cráteres. Los resultados obtenidos y sucomparación con los modelos teóricos existentes para las tasas de producción deradioisótopos cosmogénicos permitieron extraer conclusiones acerca de la edad terrestre delmeteorito, de la posición de las muestras en el meteoroide madre y en consecuencia deltamaño del mismo antes de caer a la Tierra. |
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La presencia de este tipo de radioisótopos o lasconcentraciones anómalas de los nucleidos estables pueden ser utilizadas para el estudio de laintensidad de los rayos cósmicos en el pasado, su espectro de energía, la dosis de radiaciónacumulada sufrida por los meteoroides y el tiempo durante el cual han estado sometidos aella. Por otra parte, una vez que los cuerpos celestes han caído a la Tierra, la medición de lasconcentraciones de ese tipo de elementos es útil para la estimación del tiempo transcurridodesde la caída a nuestro planeta y de la posición preatmosférica de las muestras, lo cualpermite inferir el tamaño de los meteoritos antes de penetrar en la atmósfera terrestre. Las vidas medias de los radioisótopos cosmogénicos cubren un amplio rango detiempos, los cuales pueden ser muy pequeños, fracciones de segundos o extremadamentelargos, del orden de 10(10) años. En general, los meteoritos que se estudian han sido recogidosvarios cientos o miles de años luego de su caída. Por ello sólo es posible medir aquellosradioisótopos con vidas medias largas. La técnica de espectrometría de masas con aceleradores de partículas (AMS) esparticularmente útil para medir la concentración de isótopos cuyas vidas medias oscilan entre 10(3) y 10 (8) años. Los productos de decaimiento de esta clase de nucleidos no pueden serdetectados en períodos ordinarios y por medio de técnicas usuales de detección. Por otraparte, su concentración es del orden de 10(-12) o menor, por lo que no es posible detectarlos pormedio de Ia espectrometría de masas convencional. AMS posee la sensibilidad adecuada paralograr mediciones confiables mediante el conteo individual de átomos del radionucleido encuestión. Las muestras, que pueden ser tan pequeñas como l mg de material, deben pasar porun proceso químico previo el cual sirve para disminuir las contaminaciones y convertirlas auna forma apta para ser colocadas en la fuente de iones de los aceleradores de partículas. El objetivo del presente trabajo es el estudio de parte de la historia del meteoritocaído en Campo del Cielo, Argentina. Para ello, se aplica la técnica de AMS a la medición dela concentración de cinco radioisótopos cosmogénicos de vida media larga: 10Be, 26Al, 36Cl, 41Ca y 59Ni, en muestras provenientes de dos fragmentos de dicho meteorito. Uno de ellos es,a su vez, parte de un fragmento expuesto en varios museos del mundo, El Taco, mientras queel otro fue levantado del suelo en las cercanías de los cráteres. Los resultados obtenidos y sucomparación con los modelos teóricos existentes para las tasas de producción deradioisótopos cosmogénicos permitieron extraer conclusiones acerca de la edad terrestre delmeteorito, de la posición de las muestras en el meteoroide madre y en consecuencia deltamaño del mismo antes de caer a la Tierra. Meteorites record in their interior part of the history of the Universe. While they aretravelling in space, the energetic particles from cosmic rays reach them, penetrate in themeteoritic matter and induce nuclear reactions whose products are both stable and radioactivecosmogenic nuclides. The presence of radioactive isotopes and abnormal abundances of stableisotopes tells us about the intensity of cosmic radiation in the past, its energy spectrum andthe accumulated radiation dose to which the meteorite was exposed during its life as anindependent object. Once the extraterrestrial bodies had fell onto the Earth, measurements ofthese concentrations are useful to estimate their terrestrial age and the sample preatmosphericposition. Cosmogenic radioisotope half-lives can be very small. fractions of seconds, orextremely long, about 10 (10)years. In general. meteorites which are studied in laboratories havebeen picked up several cents or thousands years after their fall. For this reason only long-livedradioisotopes can be measured. The accelerator mass spectrometry technique (AMS) is particularly useful to measurethe concentration of isotopes whose half-life is between 10(3) and 10(8)years. On the one side,their decay products can not be detected by conventional techniques over a reasonablecounting period. On the other side, since their concentrations are usually lower than 10(-12), theuse of conventional mass spectrometry is severely limited. AMS has the right sensitivity toobtain reliable measurements by means of the individual atom counting. Samples, which canbe as small as l mg of material, must pass a previous chemical process to reduce the isobariccontamination and put them in a suitable form to be placed in the accelerator ion source. The goal of the present thesis is the study of part of the history of the meteorite “Campo del Cielo". The AMS technique was used to measure the concentration of five long livedcosmogenic radioisotopes: 10Be, 26Al, 36Cl, 41Ca y 59Ni in five samples from twofragments of that meteorite. One of them came from the El Taco fragment and the other onewas picked up from the ground in one crater field. The obtained results and their comparisonwith theoretical predictions of radioisotope production rates led to extract some conclusionsabout the terrestrial age of this meteorite, the preatmospheric position of the samples in theparent meteoroid and, in consequence, its size before the fall to the Earth. Fil: Liberman, Rosa Gabriela. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. 2000 Tesis Doctoral PDF Español info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3310_Liberman |