Cu toții am auzit asta: când bei un pahar de apă, apa a trecut deja printr-o grămadă de tracte digestive ale altor persoane. Poate că Attila Hun sau Vlad Țepeș; poate chiar un Tyrannosaurus Rex.
Ei bine, același lucru este valabil și pentru stele și materie. Toată materia pe care o vedem în jurul nostru pe Pământ, chiar și propriile noastre corpuri, a trecut prin cel puțin un ciclu de naștere și moarte stelară, poate mai mult. Dar ce tip de stea?
Asta a dorit să știe o echipă de cercetători de la ETH Zurich (Ecole polytechnique federale de Zurich).
Povestea sistemului nostru solar a început acum aproximativ 4,5 miliarde de ani, când un nor molecular s-a prăbușit. În centrul acelui nor prăbușit, Soarele a prins viață într-o explozie de fuziune și în jurul său s-a format un disc de gaz și praf. În cele din urmă, toate planetele din Sistemul nostru Solar s-au format din acel disc protoplanetar.
În acel disc de material se aflau boabe de praf care s-au format în jurul anumitor alte stele. Aceste boabe speciale au fost distribuite în mod inegal pe întregul disc, „ca sarea și piperul”, potrivit lui Maria Schönbächler, profesor la Institutul de Geochimie și Petrologie din ETH Zurich. Pe măsură ce planetele Sistemului Solar s-au format, fiecare conținea propriul său amestec de gaz și praf și din aceste boabe speciale.
Avansele tehnicilor de măsurare permit oamenilor de știință să detecteze materialul din care au format planetele și să-i determine originea. Totul se rezumă la izotopi. Un izotop este un atom al unui element dat cu același număr de protoni în nucleul său, dar un număr diferit de neutroni. De exemplu, există diferite izotopi de carbon, cum ar fi C13 și C14. În timp ce toate izotopii de carbon au 6 protoni, C13 are 7 neutroni, în timp ce C14 are 8 neutroni.
Amestecul de izotopi diferiți de pe o planetă - nu doar de carbon, dar și de alte elemente - este ca o amprentă. Și acea amprentă poate spune oamenilor de știință multe despre originile corpului.
"Stardust are amprente extrem de unice, extreme, și pentru că a fost răspândit inegal prin discul protoplanetar, fiecare planetă și fiecare asteroid au primit propria amprentă când a fost format", a spus Schönböchler într-un comunicat de presă.
De-a lungul anilor, oamenii de știință au studiat aceste amprente pe Pământ și în meteoriți. Comparațiile dintre cele două dezvăluie modul în care stelele uriașe roșii moarte de multă vreme au contribuit la formarea Pământului și a tot ce se află pe el. Inclusiv noi.
Oamenii de știință au reușit să compare aceste anomalii izotopice între Pământ și meteoriți pentru tot mai multe elemente. Schönböchler și ceilalți oameni de știință din spatele unui nou studiu au examinat meteoriții care făceau parte din nucleul asteroizilor distruși cu mult timp în urmă. S-au concentrat pe elementul paladiu.
Studii anterioare realizate de alți oameni de știință au examinat raporturile de izotopi pentru alte elemente, cum ar fi ruteniul și molibdenul, care sunt vecinii palladiului pe tabelul periodic. Aceste rezultate anterioare au permis echipei lui Schönböchler să prezică ce vor găsi atunci când au căutat izotopii de paladiu.
Se așteptau la cantități similare de paladiu, dar au primit o surpriză.
„Meteoriții conțineau anomalii de paladiu mult mai mici decât se aștepta”, spune Mattias Ek, postdoc la Universitatea din Bristol, care a făcut măsurătorile izotopului în timpul cercetării sale doctorale la ETH.
În lucrarea lor, echipa prezintă un nou model pentru a explica aceste rezultate. Lucrarea este intitulată „Origineas-terogenitatea izotopilor din discul protoplanetar solar. ” A fost publicat în revista Nature Astronomy pe 9 decembrie 2019. Autorul principal este Mattias Ek.
Modelul lor arată că, deși totul din Sistemul nostru solar a fost creat din stardust, un tip de stea a contribuit cel mai mult la Pământ: uriașii roșii sau stelele gigantului asimptotic (AGB). Acestea sunt stele din aceeași gamă de masă ca Soarele nostru, care se extind în giganți roșii atunci când își epuizează hidrogenul. Soarele nostru va deveni unul dintre acestea în aproximativ 4 sau 5 miliarde de ani.
Ca parte a stării lor finale, aceste stele sintetizează elemente în ceea ce se numește procesul s. Procesul s, sau procesul lent de captare a neutronilor, creează elemente precum paladiul, iar vecinii săi pe tabelul periodic, ruteniul și molibdenul. Pe o notă interesantă, procesul s creează aceste elemente cu semințe de nuclee de fier, care în sine au fost create în supernove în generațiile anterioare de stele.
„Paladiul este puțin mai volatil decât celelalte elemente măsurate. Drept urmare, mai puțin din acesta s-a condensat în praful din jurul acestor stele și, prin urmare, există mai puțin paladiu din stardust în meteoritele studiate ”, spune Ek.
Există o abundență mai mare de materiale din uriașii roșii în machiajul Pământului decât în Marte sau în asteroizi ca Vesta mai departe în Sistemul nostru solar. Regiunea exterioară conține mai multe materiale din supernove. Echipa spune că pot explica de ce este.
„Când s-au format planetele, temperaturile mai aproape de Soare au fost foarte ridicate”, explică Schönbächler. Unele dintre boabele de praf erau mai instabile decât altele, inclusiv cele cu cruste înghețate. Acest tip a fost distrus în Sistemul Solar interior, aproape de Soare. Însă stardustul de la giganții roșii a fost mai stabil și a rezistat distrugerii, astfel încât este mai concentrat aproape de Soare. Autorii spun că praful din exploziile de supernova este, de asemenea, predispus să se evapore mai repede, deoarece este mai mic. Deci există mai puțin din acesta în Sistemul solar interior și pe Pământ.
„Acest lucru ne permite să explicăm de ce Pământul are cea mai mare îmbogățire a stardustului din stelele gigantice roșii în comparație cu alte corpuri din sistemul solar”, spune Schönbächler.
Mai Mult:
- Comunicat de presă: Stardust de la giganții roșii
- Document de cercetare: origineas-terogenitatea izotopilor din discul protoplanetar solar
- Revista spațială: Un nou studiu aruncă lumină asupra modului în care s-au format Pământul și Marte
