Όλοι το έχουμε ακούσει αυτό: όταν πίνετε ένα ποτήρι νερό, αυτό το νερό έχει ήδη περάσει από ένα σωρό πεπτικά σωλήνα άλλων ανθρώπων. Ίσως Attila the Hun's ή Vlad the Impaler's ίσως ακόμη και ένα Tyrannosaurus Rex's.
Λοιπόν, το ίδιο ισχύει και για αστέρια και ύλη. Όλο το θέμα που βλέπουμε γύρω μας εδώ στη Γη, ακόμη και τα σώματά μας, έχει περάσει τουλάχιστον έναν κύκλο αστρικών γεννήσεων και θανάτου, ίσως περισσότερο. Αλλά ποιος τύπος αστεριού;
Αυτό ήθελαν να μάθουν μια ομάδα ερευνητών στο ETH Zurich (Ecole polytechnique federale de Zurich).
Η ιστορία του Ηλιακού μας Συστήματος ξεκίνησε περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν όταν κατέρρευσε ένα μοριακό νέφος. Στο κέντρο αυτού του καταρρέει σύννεφου ο Ήλιος ζωντανεύει με μια έκρηξη σύντηξης και σχηματίστηκε ένας δίσκος αερίου και σκόνης γύρω από αυτό. Τελικά, όλοι οι πλανήτες στο Ηλιακό μας Σύστημα σχηματίστηκαν από αυτόν τον πρωτοπλανητικό δίσκο.
Μέσα σε αυτό το δίσκο υλικού ήταν κόκκοι σκόνης που είχαν σχηματιστεί γύρω από ορισμένα άλλα αστέρια. Αυτοί οι ειδικοί κόκκοι διανεμήθηκαν άνισα σε ολόκληρο τον δίσκο, «όπως το αλάτι και το πιπέρι», σύμφωνα με τη Μαρία Schönbächler, καθηγήτρια στο Ινστιτούτο Γεωχημείας και Πετρολογίας στο ETH Ζυρίχη. Καθώς σχηματίστηκαν οι πλανήτες του Ηλιακού Συστήματος, ο καθένας περιείχε το δικό του μείγμα αερίου και σκόνης και αυτών των ειδικών κόκκων.
Η πρόοδος στις τεχνικές μέτρησης επιτρέπει στους επιστήμονες να εντοπίσουν το υλικό από το οποίο σχηματίστηκαν οι πλανήτες και να προσδιορίσουν την προέλευσή του. Όλα καταλήγουν σε ισότοπα. Ένα ισότοπο είναι ένα άτομο ενός δεδομένου στοιχείου με τον ίδιο αριθμό πρωτονίων στον πυρήνα του, αλλά έναν διαφορετικό αριθμό νετρονίων. Για παράδειγμα, υπάρχουν διαφορετικά ισότοπα άνθρακα, όπως C13 και C14. Ενώ όλα τα ισότοπα άνθρακα έχουν 6 πρωτόνια, το C13 έχει 7 νετρόνια, ενώ το C14 έχει 8 νετρόνια.
Το μείγμα διαφορετικών ισοτόπων σε έναν πλανήτη - όχι μόνο άνθρακα αλλά και άλλων στοιχείων - είναι σαν δακτυλικό αποτύπωμα. Και αυτό το δακτυλικό αποτύπωμα μπορεί να πει στους επιστήμονες πολλά για την προέλευση ενός σώματος.
"Το Stardust έχει πραγματικά ακραία, μοναδικά δακτυλικά αποτυπώματα - και επειδή εξαπλώθηκε άνισα μέσω του πρωτοπλανητικού δίσκου, κάθε πλανήτης και κάθε αστεροειδής είχε το δικό του δακτυλικό αποτύπωμα όταν σχηματίστηκε", δήλωσε ο Schönböchler σε δελτίο τύπου.
Με τα χρόνια, οι επιστήμονες μελετούν αυτά τα δακτυλικά αποτυπώματα στη Γη και σε μετεωρίτες. Οι συγκρίσεις μεταξύ των δύο αποκαλύπτουν πόσο μακροχρόνια κόκκινα γιγαντιαία αστέρια συνέβαλαν στην ύπαρξη της Γης και σε ό, τι υπάρχει. Συμπεριλαμβανομένων μας.
Οι επιστήμονες μπόρεσαν να συγκρίνουν αυτές τις ισοτοπικές ανωμαλίες μεταξύ της Γης και των μετεωριτών για όλο και περισσότερα στοιχεία. Ο Schönböchler και οι άλλοι επιστήμονες πίσω από μια νέα μελέτη εξέτασαν μετεωρίτες που αποτελούσαν μέρος του πυρήνα των αστεροειδών που είχαν καταστραφεί εδώ και πολύ καιρό. Έχουν επικεντρωθεί στο στοιχείο παλλάδιο.
Προηγούμενες μελέτες από άλλους επιστήμονες έχουν εξετάσει αναλογίες ισοτόπων για άλλα στοιχεία, όπως το ρουθήνιο και το μολυβδαίνιο, τα οποία είναι γείτονες του παλλαδίου στον περιοδικό πίνακα. Αυτά τα προηγούμενα αποτελέσματα επέτρεψαν στην ομάδα του Schönböchler να προβλέψει τι θα έβρισκαν όταν έψαχναν ισότοπα παλλαδίου.
Περίμεναν παρόμοιες ποσότητες παλλαδίου, αλλά πήραν έκπληξη.
«Οι μετεωρίτες περιείχαν πολύ μικρότερες ανωμαλίες παλλαδίου από το αναμενόμενο», λέει ο Mattias Ek, postdoc στο Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ, ο οποίος έκανε τις μετρήσεις των ισοτόπων κατά τη διάρκεια της διδακτορικής του έρευνας στο ETH.
Στην εργασία τους, η ομάδα παρουσιάζει ένα νέο μοντέλο για να εξηγήσει αυτά τα αποτελέσματα. Η εργασία με τίτλο «Η προέλευση τουμικρό-επεξεργασία ετερογένειας ισοτόπων στον ηλιακό πρωτοπλανητικό δίσκο. " Δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Astronomy στις 9 Δεκεμβρίου 2019. Ο κύριος συγγραφέας είναι ο Mattias Ek.
Το μοντέλο τους δείχνει ότι παρόλο που τα πάντα στο Ηλιακό μας Σύστημα δημιουργήθηκαν από αστέρι, ένας τύπος αστεριού συνέβαλε περισσότερο στη Γη: κόκκινοι γίγαντες ή ασυμπτωτικά αστέρια γιγαντιαίων κλάδων (AGB). Αυτά είναι αστέρια στην ίδια περιοχή μάζας με τον Ήλιο μας που επεκτείνονται σε κόκκινους γίγαντες όταν καταστρέφουν το υδρογόνο τους. Ο Ήλιος μας θα γίνει ένας από αυτούς σε περίπου 4 ή 5 δισεκατομμύρια χρόνια.
Ως μέρος της τελικής τους κατάστασης, αυτά τα αστέρια συνθέτουν στοιχεία σε αυτό που ονομάζεται διαδικασία s. Η διαδικασία s, ή η αργή διαδικασία σύλληψης νετρονίων, δημιουργεί στοιχεία όπως το παλλάδιο και οι γείτονές του στον περιοδικό πίνακα, το ρουθήνιο και το μολυβδαίνιο. Σε μια ενδιαφέρουσα νότα, η s-διαδικασία δημιουργεί αυτά τα στοιχεία με σπόρους από πυρήνες σιδήρου, οι οποίοι οι ίδιοι δημιουργήθηκαν σε σουπερνόβες σε προηγούμενες γενιές αστεριών.
«Το παλλάδιο είναι ελαφρώς πιο πτητικό από τα άλλα στοιχεία που μετρώνται. Ως αποτέλεσμα, λιγότερο από αυτά συμπυκνώθηκε σε σκόνη γύρω από αυτά τα αστέρια, και ως εκ τούτου υπάρχει λιγότερο παλλάδιο από αστρόσκονη στους μετεωρίτες που μελετήσαμε », λέει ο Ek.
Υπάρχει μεγαλύτερη αφθονία υλικών από κόκκινους γίγαντες στο μακιγιάζ της Γης από ό, τι στον Άρη ή σε αστεροειδείς όπως το Vesta πιο μακριά στο Ηλιακό μας Σύστημα. Η εξωτερική περιοχή περιέχει περισσότερο υλικό από σουπερνόβα. Η ομάδα λέει ότι μπορούν να εξηγήσουν γιατί συμβαίνει αυτό.
«Όταν σχηματίστηκαν οι πλανήτες, οι θερμοκρασίες πιο κοντά στον Ήλιο ήταν πολύ υψηλές», εξηγεί ο Schönbächler. Μερικοί από τους κόκκους σκόνης ήταν πιο ασταθείς από άλλους, συμπεριλαμβανομένων αυτών με παγωμένες κρούστες. Αυτός ο τύπος καταστράφηκε στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα, κοντά στον Ήλιο. Αλλά η ασπίδα από τους κόκκινους γίγαντες ήταν πιο σταθερή και αντιστάθηκε στην καταστροφή, οπότε είναι πιο συγκεντρωμένη κοντά στον Ήλιο. Οι συγγραφείς λένε ότι η σκόνη από εκρήξεις σουπερνόβα είναι επίσης επιρρεπής να εξατμιστεί πιο γρήγορα από τη στιγμή που είναι μικρότερη. Υπάρχουν λοιπόν λιγότερα στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα και στη Γη.
«Αυτό μας επιτρέπει να εξηγήσουμε γιατί η Γη έχει τον μεγαλύτερο εμπλουτισμό της αστρόσκονης από κόκκινα γιγαντιαία αστέρια σε σύγκριση με άλλα σώματα στο ηλιακό σύστημα», λέει ο Schönbächler.
Περισσότερο:
- Δελτίο Τύπου: Stardust από κόκκινους γίγαντες
- Ερευνητικό έγγραφο: Η προέλευση τουμικρό-επεξεργασία ετερογένειας ισοτόπων στον ηλιακό πρωτοπλανητικό δίσκο
- Space Magazine: Νέα μελέτη ρίχνει φως στο πώς σχηματίστηκαν η Γη και ο Άρης
