Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Spektroskopia mössbauerowska jako narzędzie do badania kosmosu i mózgu

Duda Przemysław

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Fizyka

|

2021

|

z. 60

3--115

PL

W niniejszej pracy przedstawione zostały wyniki badań meteorytów i próbek biologicznych, przeprowadzonych w ostatnim czasie w kierowanym przeze mnie Laboratorium Spektroskopii Mössbauerowskiej. Badania te dotyczyły między innymi opracowania nowej metody pozwalającej na dokonywanie wstępnej klasyfikacji chondrytów zwyczajnych. Równolegle do badań dotyczących meteorytów zostało zaproponowane użycie spektroskopii mössbauerowskiej do badania próbek biologicznych. Widma mössbauerowskie chondrytów zwyczajnych składają się z dwóch dubletów ze względu na obecność żelaza paramagnetycznego w oliwinach i piroksenach oraz dwóch sekstetów pochodzących od magnetycznie uporządkowanego żelaza obecnego w fazach metalicznych i troilicie. Powierzchnie spektralne różnych faz mineralogicznych w meteorytach, określone przez zastosowanie spektroskopii mössbauerowskiej, są proporcjonalne do liczby atomów żelaza w danej fazie mineralogicznej. Ta właściwość widm mössbauerowskich stanowiła podstawę do skonstruowania metody klasyfikacji chondrytów zwyczajnych. Metoda ta wykorzystuje pola powierzchni spektralnych widm mössbauerowskich, które analizowane są za pomocą wielowymiarowej analizy dyskryminacyjnej i odległości Mahalanobis. Metoda ta nosi nazwę 4M i pozwala określić prawdopodobieństwo przynależności chondrytu zwyczajnego do danego typu - H, L lub LL. Spektroskopia mössbauerowska nie jest rutynowo stosowana do oznaczania stężenia żelaza. Ponieważ jednak ta metoda nie wymaga wstępnej obróbki próbek przed pomiarem, może mieć ona ogromne znaczenie dla oceny stężenia żelaza w próbkach, które można następnie wykorzystać do dalszych badań. Próbki biologiczne są tego dobrym przykładem. Uważa się, że żelazo może odgrywać ważną rolę w neurodegeneracji. W pracy przedstawione zostały wyniki badań porównawczych obszarów ludzkiego mózgu (kontrolnych i patologicznych), przeprowadzonych za pomocą technik spektroskopii mössbauerowskiej i obrazowania metodą rezonansu magnetycznego. Spektroskopia mössbauerowska wykazała wyższe stężenie żelaza w atypowym parkinsonizmie (nazywanym postępującym porażeniem nadjądrowym) w obszarach mózgu takich jak istota czarna (substantia nigra) oraz gałka blada (globus pallidus) w stosunku do próbek stanowiących grupę kontrolną. W pozostałych chorobach neurodegeneracyjnych nie zarejestrowano wzrostu stężenia żelaza w tkankach mózgowych. Ze względu na fakt, że określenie roli żelaza może wnieść bardzo wiele w zrozumienie mechanizmów powstawania i rozwoju chorób neurodegeneracyjnych, badania mössbauerowskie próbek mózgowych stanowią ciekawy i perspektywiczny kierunek badań, który wymaga przeprowadzenia dalszych pomiarów i analiz.

EN

This work presents the recent research results related to meteorites and biological samples conducted in the Mössbauer Spectroscopy Laboratory led by the Author. These studies concerned, among others, the development of a new method allowing for the preliminary classification of ordinary chondrites. Parallel to the research on meteorites, it was proposed to use Mössbauer spectroscopy to study biological samples. The Mössbauer spectra of ordinary chondrites consist of two doublets due to the presence of paramagnetic iron in olivines and pyroxenes and two sextets derived from magnetically ordered iron present in metallic and troilite phases. The spectral areas of various mineralogical phases in meteorites; determined by the use of Mössbauer spectroscopy; are proportional to the number of iron atoms in this mineralogical phase. This property of the Mössbauer spectra formed the basis for constructing a method for classifying ordinary chondrites. This method uses the spectral surface areas of the Mössbauer spectra, which are analysed using multidimensional discriminant analysis and Mahalanobis distances. This method is called 4M and allows one to determine the probability of belonging to one of the types of ordinary chondrites - H, L or LL. Mössbauer spectroscopy in not routinely used to determine iron concentration. However, as this method does not require pre-treatment of samples prior to measurements, it can be of great importance for assessing iron in samples that can then be used for further testing. Here, biological samples are a good example. It is believed that iron can play an important role in neurodegeneration. Thus, the work presents the results of comparative studies of areas of the human brain (control and pathological) carried out using Mössbauer spectroscopy techniques and magnetic resonance imaging. Mössbauer spectroscopy showed a higher concentration of iron in atypical parkinsonism (called progressive supranuclear palsy) in areas of the brain such as substantia nigra and globus pallidus compared to control group samples. In other neurodegenerative diseases, no increase in iron concentration in brain tissues was recorded. Due to the fact that determining the role of iron can contribute a lot to understanding the mechanisms of the formation and development of neurodegenerative diseases, Mössbauer studies of brain samples are an interesting direction of research that requires further measurements and analyses.

2

O przewodności cieplnej meteorytu Jezersko

Szurgot Marian A.

Nafta-Gaz

|

2021

|

R. 77, nr 1

10--19

PL

Praca prezentuje wyniki przewidywań teoretycznych przewodności cieplnej (K) meteorytu Jezersko, sklasyfikowanego jako chondryt zwyczajny H4. Przewidywania oparto na wybranych modelach skał i różnych zależnościach teoretycznych i empirycznych. Wykorzystano skład modalny chondrytu Jezersko ustalony przez autora oraz literaturowe dane o przewodności cieplnej minerałów składowych meteorytu i jego porowatości (P). Stosując wymienione metody, określono przewodność cieplną szkieletu ziarnowego meteorytu i jego globalną przewodność cieplną, wykorzystując także przewidywane wartości dyfuzyjności cieplnej (D). Wyniki potwierdzają znane prawidłowości dotyczące skał ziemskich i meteorytów, że współczynnik porowatości skały i materia wypełniająca pory silnie wpływają na przewodność cieplną. Model średniej geometrycznej przewiduje dla szkieletu ziarnowego meteorytu Jezersko wartość przewodności cieplnej 4,35 W m−1 K−1, a średnia z dwóch modeli warstwowych: modelu średniej harmonicznej i modelu średniej arytmetycznej wartość 4,9 W m−1 K−1 dla temperatury 300 K. Globalna przewodność cieplna meteorytu Jezersko (K) według modelu średniej geometrycznej w temperaturze 300 K wynosi 2,6 W m−1 K−1 dla ciśnienia powietrza 1 atm, a 1,0 W m−1 K−1 dla próżni. Model Hashina–Shtrikmana przewiduje wartości K: 2,4 W m−1 K−1 i 1,9 W m−1 K−1, model Clausiusa–Mossottiego – wartości: 2,2 W m−1 K−1 i 1,9 W m−1 K−1, natomiast modele warstwowe skał – wartości: 2,1 W m−1 K−1 i 2,0 W m−1 K−1 dla temperatury 300 K i powietrza pod ciśnieniem 1 atm oraz dla próżni. Zależność pomiędzy przewodnością cieplną i porowatością wskazuje średnią wartość K dla meteorytu Jezersko dla próżni: 1,18 W m−1 K−1, a zależność pomiędzy przewodnością cieplną i dyfuzyjnością cieplną wskazuje wartość K: 1,12 W m−1 K−1 dla zakresu 200–300 K dla próżni, a w przypadku powietrza pod ciśnieniem normalnym wartość: 2,57 W m−1 K−1. Średnia wartość przewodności cieplnej chondrytu Jezersko dla wszystkich przewidywań wynosi w przypadku temperatury ~300 K i ciśnienia powietrza 1 atm: 2,45 ± 0,30 W m−1 K−1, a w przedziale temperatur 200–300 K i próżni: 1,40 ± 0,40 W m−1 K−1. Przewidywane wartości globalnej przewodności cieplnej meteorytu Jezersko dla powietrza i próżni są w zakresie wartości ostatnio prezentowanych przez Soini i in. (2020) dla grupy H4 chondrytów zwyczajnych: 2,8 ± 0,6 W m−1 K−1, wartość średnia K przy wypełnieniu porów przez powietrze pod ciśnieniem 1 atm, oraz 1,9 ± 1,0 W m−1 K−1, wartość średnia K dla zakresu temperatur: 200–300 K, gdy ośrodkiem wypełniającym pory jest próżnia.

EN

The thermal conductivity (K) of Jezersko H4 meteorite was predicted by various models of rocks, using literature data on the chemical composition, porosity (P), and by relationships between thermal conductivity and porosity, and between thermal conductivity and thermal diffusivity (D). The results confirm that the porosity of the chondrite and air pressure significantly affect thermal conductivity. The thermal conductivity of the chondrite skeleton/matrix predicted by the modal composition of the meteorite and by the geometric mean model is equal to 4.35 W m−1 K−1, and by arithmetic and harmonic mean models: 4.9 W m−1 K−1at 300 K. Bulk thermal conductivity of the meteorite predicted by the geometric mean model is equal to 2.6 W m-1 K-1 for air pressure of 1 atm, and 1.0 W m−1 K−1in vacuum at 300 K. The Hashin–Shtrikman model predicts the values: 2.4 and 1.9 W m−1 K−1, the Clausius–Mossotti model: 2.2 and 1.9 W m-1 K-1, and the mean of two-layer models: 2.1 and 2.0 W m−1 K−1 at 300 K, for air pressure of 1 atm, and in vacuum, respectively. The relationships between thermal conductivity and porosity based on experimental data for ordinary chondrites indicate a mean K value for bulk thermal conductivity of the Jezersko meteorite in vacuum: 1.18 W m−1 K−1, and between thermal conductivity and thermal diffusivity the mean value: 1.12 W m−1 K−1at 200–300 K. The mean value for all predictions for bulk thermal conductivity of the meteorite for air at 1 atm is equal to 2.45 ± 0.30 W m−1 K−1 (range: 2.0–2.9 W m−1 K−1) at 300 K, and in vacuum: 1.40 ± 0.40 W m−1 K−1 (range: 0.95–2.0 W m−1 K−1) at 200–300 K. Predicted values of bulk thermal conductivity of the Jezersko meteorite, for air and in vacuum, are in the range of values recently reported by Soini et al. (2020) for the H4 group of chondrites: 2.8 ± 0.6 W m−1 K−1, mean K for air at 1 atm, and 1.9 ± 1.0 W m−1 K−1 mean K value in vacuum at 200–300 K.

3

Ciepło właściwe i ciepło atomowe chondrytu Jezersko

Szurgot Marian A.

Przegląd Geologiczny

|

2020

|

Vol. 68, nr 1

54--59

EN

Specific heat capacity of the Jezersko chondrite (H4, S2/3, W2) was predicted by a relationship between bulk density and heat capacity of meteorites Cp(dbulk). It was calculated that Cp(dbulk) is equal to 703±15 J/(kgK) at 300 K, and 529±15 J/(kgK) at 200 K. Its volumetric heat capacity is equal to 1.8±0.1 MJ/(m3K) at 200 K, and 2.3±0.1 MJ/(m3K) at 300 K, which is close to the room temperature value characteristic of stony meteorites (2.5 MJ/(m3K). The atomic heat of the Jezersko meteorite is 13.1±0.4J/(molK) at 200K and 17.4±0.4 J/(molK) at 300K. It was shown that mean atomic weight enables predicting room temperature values of specific heat capacity of ordinary chondrites, and the common mean atomic heat of ordinary chondrites is equal to 17.5±0.6 J/(molK) at 300 K.

4

Poszukiwania nowych zasobów surowców w układzie słonecznym

Łuszczek K.

Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały

|

2011

|

Vol. 133, nr 40

85-94

PL

W artykule wskazano potencjalne miejsca poszukiwania nowych złóż surowców w Układzie Słonecznym, ze szczególnym uwzględnieniem pasa planetoid. Przedstawiono zalety pasa planetoid oraz źródła informacji o znajdujących się w nim ciałach. Analizowano skład chondrytów zwyczajnych, grupy meteorytów pochodzących z planetoid, w celu określenia zawartości platynowców. Wysoka koncentracja tych metali na poziomie 8-21 ppm odpowiada zawartości platynowców w obecnie eksploatowanych złożach (3,8-22,0 ppm). Przyjmując, że planetoidy zbudowane są ze skał odpowiadających składem chondrytom zwyczajnym, oszacowano potencjalne zasoby platynowców pochodzących z przykładowych planetoid. Obliczono także czas na który wystarczyłyby te zasoby, przy założeniu obecnego zapotrzebowania na metale z grupy platyny.

EN

In this article, the prospective places of finding new natural resources in the Solar System are shown with great stress placed on the asteroid belt. The advantages of and the sources of information about asteroids are described. Based on the composition of ordinary chondrites, groups of meteorites originated from asteroids, the Platinum Group Metal content is determined. High concentration of these metals (8-21 ppm) corresponds with the PGM content in today's mining deposits (3.8-22.0 ppm). Assuming that asteroids are parent bodies of ordinary chondrites and both have the same chemical composition, the possible resources from asteroids are estimated. Knowing today's demand for PGM, the time of utilization of these reserves is calculated.

5

The Songyuan ordinary chondrite (China) - rich in alien rock fragments and its reclassification

Borucki J., Giro L., Orłowski R., Stępniewski M.

Geological Quarterly

|

2009

|

Vol. 53, No 2

187-198

EN

The Songyuan chondrite is composed mostly of minerals and chondrule types common in equilibrated ordinary chondrites. More distinctively, the Songyuan material includes numerous sintered cryptocrystalline rock lumps, possible chondrule precursors, and less frequent fragments of olivine-pyroxene basalt. The moderate porosity (estimated under the polarizing microscope at a few percent by volume) and un compacted metal grains, suggest that the meteorite came from very shallow horizons of the regolith. The shallow original position of the Songyuan fragment on its parent body is consistent also with the abundance of numerous euhedral crystals of the main meteoritic components present in the interstitial pores. They crystallized most probably from fluids migrating through the superficial horizons from the in ner parts of the Songyuan parent body. The structural characteristics and slight differentiation in olivine composition suggests a high degree of homogenization and, together with the median value of the fayalite content (26.2 š0.24 wt.%), corre sponds to the L5 chemical-petrologic group of equilibrated ordinary chondrites. More over, the homogenous extinction in the olivine crystals and the absence of multiple planar fractures indicate the lowest level of the shock metamorphism (S1), whereas the lack of any oxide rims around kamacite and troilite grains points to the lowest level of weathering (W0).

6

Two spinel-bearing compound chondrules from the Baszkówka meteorite

Borucki J., Stępniewski M.

Geological Quarterly

|

2001

|

Vol. 45, No 3

281-288

EN

The present paper describes two compound chondrules labelled panda and chevron, discovered in the Baszkówka meteorite. Optical microscope, electron microscope and electron microprobe studies revealed an unusual mineral composition and fabric. Both chondrules include "primary" and "secondary" components. The panda and chevron chondrules have apparent diameters of ~0.86 and ~0.54 mm respectively with spinel dominant in primary components and olivine-plagioclase in secondary components overlain by thin microcrystalline rims. Euhedral or subhedral Mg, Fe2+/Al, Cr-spinel crystals from the panda's primary component (zoned, cavernous or homogeneous) were not found in Mg-Fe chondrules in Baszkówka, where Cr occurs exclusively as chromite. Olivine crystals from panda's primary (Fa27.1) and secondary (Fa26.5) component have similar compositions to those from panda's rim (Fa26.4) and comparable to olivine from other Baszkówka Mg-Fe chondrules (average ~Fa25.7). The Ca-plagioclase laths from the groundmass of panda's primary component has an extremely variable composition (~An49 to ~An60), evidently more calcic than those in other chondrules of the meteorite (mean ~An13). The primary components of the two spinel-bearing chondrules may have been formed in a fireball generated by powerful impact during early accretion of a protoplanet. After crystallisation the spinel crystals were abraded and polished, probably during rapid flight through a dense cloud of interplanetary dust. The moderately reducing conditions of the hypothetical fire ball were replaced by a more reducing environment during the condensation of the rims of both chondrules.

7

Petrography of the Baszkówka chondrite

Siemiątkowski J.

Geological Quarterly

|

2001

|

Vol. 45, No 3

263-280

EN

The Baszkówka chondrite comprises chondrules, individual crystals of olivine, xenomorphic concentrations of kamacite and troilite, matrix and pores up to 3.0 mm in diameter; porosity reaches 20% by volume. Measurements of 697 chondrules in an area of 250 m2 enabled distinction of three populations. The chondrules and olivine crystals have been sintered at high temperatures. Six structural types showing transitions between porphyritic and granular structures have been discriminated. Rims showing a similar diversity surround about 10% of chondrules. The composition and structure of the chondrules suggest a source from the nebular dust disk around the Sun. The abudance of voids and their relatively large size and a lack of fissures, indicate a small size of the host body, which must have been derived from an early phase of protoplanet formation.

8

Oxygen-isotopic compositions of minerals from the Baszkówka chondrite

Maruyama S.

Geological Quarterly

|

2001

|

Vol. 45, No 3

303-312

EN

Oxygen isotopic compositions of two picotite-bearing chondrules from Baszkówka L5(S1) equilibrated ordinary chondrite have been determined by secondary ion mass spectrometry. The O-isotopic compositions of the minerals in the picotite-bearing chondrules are slightly more 16O-rich than the bulk O-isotopic composition of Baszkówka. The petrological properties and the O-isotopic compositions of these chondrules suggest that they have closer relationship to ferromagnesian chondrules than CAIs. The 16O-enrichment of the picotite-bearing chondrules may result from incomplete O exchange reaction between 16O-rich chondrule precursors and the 16O-poor solar nebular gas. This implies that the picotite-bearing chondrules are more primitive than ordinary ferromagnesian chondrules in Baszkówka. The O-isotopic compositions of the minerals in one of these chondrules relate to the crystallization sequence. These O-isotopic variations of minerals within the chondrule may result from incomplete O exchange between the chondrule melt droplet and the nebular gas. The heterogeneity of the O-isotopic composition in Baszkówka indicates that Baszkówka has not been homogenized completely during thermal metamorphism and/or secondary alteration.

9

Mineralogy of the Baszkówka chondrite (L5 S1): new data on silicates, opaques and minor minerals

Borucki J., Stępniewski M.

Geological Quarterly

|

2001

|

Vol. 45, No 3

229-256

EN

The mineral composition of the Baszkówka meteorite comprises: olivine, pyroxenes, plagioclase, Fe,Ni metal, troilite and chromite with minor chlorapatite, whitlockite, magnetite, haematite, spinel, idaite, calcite and native Cu. A rare variety of spinel (picotite), probably the oldest among the minerals of Baszkówka, was identified in the only two chondrules named: panda and chevron. The composition of the olivine (Fa 26.2š1.8 wt.%) and the high degree of chondrite homogenisation, a result of thermal metamorphism, are consistent with earlier results and indicate the L5 group. No distinct shock effects were observed in Baszkówka, classified as S1. Troilite-Fe,Ni and Fe,Ni metal lumps are defined and interpreted as molten planetesimals impact splashes.

10

Comparative Mössbauer studies of the Baszkówka ordinary chondriteand some other meteorites

Gałązka-Friedman J., Bauminger E. R., Nowik I., Bakun-Czubarow N., Stępniewski M., Siemiątkowski J.

Geological Quarterly

|

2001

|

Vol. 45, No 3

319-326

EN

It was suggested that perhaps Mössbauer parameters of troilite could serve as a criterion for an interpretation of the origin of various meteorites. It was found that in three meteorites coming from the same parent body (Baszkówka, Mt. Tazerzait and Songyuan) the angle between the principal axis of the electric field gradient (EFG) and the direction of the magnetic field in troilite is around 60o. Further investigations showed that in some other meteorites, not belonging to this group, this angle is close to 90o.

11

Fall, recovery and preliminary study of the Baszkówka meteorite (Poland)

Stępniewski M., Siemiątkowski J., Borucki J., Radlicz K.

Archiwum Mineralogiczne

|

1998

|

T. 51, z. 1-2

131-152

EN

The meteorite fell on August 25, 1994, near the small village of Baszkówka, ca. 25 km south-west from the centre of Warszawa (Poland). The fall was observed by people living there, therefore the stone was found at once 25 cm under the surface of the soft cultivated soil. It was the not damaged, oriented stone of 15.5 kg, covered with a fusion crust decorated by numerous, radial regmaglypts. The meteorite is classified as L5 ordinary, unshocked (Sl) chondrite. The main silicate components of the meteorite are olivine (chrysolite; 20-25% Fa) and pyroxene (bronzite ca. 20% Fs). In addition to kamacite (alpha-Fe with ca. 5.5% Ni) and troilite, some rare grains of chromite and very rare native Cu grains were found.

PL

Pełna lista polskich meteorytów jest uboga, liczy niespełna 20 okazów, w tym ponad połowa to znaleziska. Meteoryt Baszkówka spadł 25 sierpnia 1994 r., po południu, w pobliżu Warszawy, na świeżo zaorane pole. Dzięki bardzo szczęśliwemu zbiegowi okoliczności meteoryt nie rozpadł się, upadek jego został zauważony. Meteoryt został szybko odnaleziony i zabezpieczony. jest to pojedynczy okaz o masie 15,5 kg i kształcie kapelusza grzyba o średnicy 25-30 cm i grubości około 18 cm. Na ponad 90% powierzchni pokryty jest czarną polewą. Bardziej wypukła strona okazu jest stożkowata, pokryta głębokimi bruzdkami (regmagliptami) rozchodzącymi się promieniście od wierzchołka ku krawędziom, co świadczy o orientowanym spadku meteorytu. W miejscach pozbawionych polewy widoczna jest ziarnista skała koloru szarooliwkowego z rdzawymi plamkami. Gołym okiem można zaobserwować chropowate kuleczki-chondry, które mają do kilku mm średnicy i stanowią ponad 30% objętości okazu. Badaniami mikroskopowymi stwierdzono, że przestrzeń między chondrami wypełnina jest fragmentami chondr, okruchami skalnymi, pojedynczymi kryształami, a także skupieniami minerałów nieprzezroczystych, które stanowią około 10% objętości, i charakteryzuje się licznymi pustkami, co tłumaczy kruchość meteorytu i jego mały ciężar objętościowy - 2.9 g/cm3. Obserwowane pod mikroskopem obrazy chondr z meteorytu Baszkówka są bardzo zróżnicowane, w większości jednak podobne do opisywanych wcześniej w innych chondrytach; są to chondry porfirowe z kryształami oliwinów oraz piroksenów, ekscentryczno-promieniste chondry piroksenowe, belkowe chondry oliwinowe. Osobliwością Baszkówki jest "kwiecista" porfirowa chondra oliwinowa. Głównymi składnikami mineralnymi meteorytu Baszkówka są: oliwiny (chryzolit z 20-25% Fa) i pirokseny (bronzyt z około 20%Fs), następnie plagioklazy, żelazo z zawartością około 5,5% Ni, troilit oraz niewielkie ilości chromitu i śladowe ilości miedzi rodzimej. Wykonane badania wykazały, że meteoryt Baszkówki jest chondrytem zwyczajnym, który sklasyfikowano jako chondryt L5 oraz jako nie zmieniony zderzeniowo meteoryt S1. Ze wzgledu na niejednoznaczność niektórych cech (zawartość żelaza metalicznego i siarczkowego, skład chemiczny oliwinów), lokujących go na pograniczu grup L i H, niezbędne są dalsze badania. Meteoryt został zgłoszony do światowego rejestru w Instytucie Maxa Plancka w Moguncji. Okaz jest własnością Państwowego Instytutu Geologicznego i znajduje się w Muzeum Geologicznym PIG w Warszawie.