Mindannyian hallottuk ezt: amikor egy pohár vizet inni, ez a víz már egy csomó más ember emésztőrendszeren átment. Lehet, hogy a Hun Attila vagy az Impaler Vlad; talán még egy Tyrannosaurus Rex is.
Nos, ugyanez igaz a csillagokra és az anyagra. Az a kérdés, amelyet körülöttünk a Földön látunk, még a testünk is, legalább egy csillagszületési és halálcikluson ment keresztül, talán még több. De milyen típusú csillag?
Ezt akarta tudni az ETH Zürich (a zürichi Ecole polytechnique federale de Zürich) kutatócsoportja.
Naprendszerünk története mintegy 4,5 milliárd évvel ezelőtt kezdődött, amikor egy molekuláris felhő összeomlott. Az összeomlott felhő közepén a Nap fúziós robbanás közben élt életre, és körülötte gáz- és porlemez képződött. Végül a Naprendszerünk összes bolygója abból a protoplanetáris korongból alakult ki.
Az anyagtárcsán belül poros szemcsék voltak, amelyek bizonyos többi csillag körül kialakultak. Maria Schönbächler, az ETH Zürich Geokémia és Petrológia Intézet professzora szerint ezek a különleges szemcsék egyenlőtlenül oszlanak meg a lemezen, „mint a só és a bors”. A Naprendszer bolygóinak kialakulásakor mindegyik a saját gáz- és porkeverékét, valamint a különleges szemcséket tartalmazta.
A mérési technikák fejlődése lehetővé teszi a tudósok számára, hogy felismerjék az anyagot, amelyből a bolygók képződtek, és meghatározzák annak eredetét. Mindez izotópokra vezethető vissza. Az izotóp egy adott elem atomja, amelynek magjában azonos számú proton van, de eltérő számú neutron található. Például vannak különböző szén izotópok, például C13 és C14. Míg az összes szén izotóp 6 protonnal rendelkezik, addig a C13 7 neutronnal, míg a C14 8 neutronnal rendelkezik.
A bolygó különböző izotópjai - nemcsak a szén, hanem más elemek - keveréke is olyan, mint egy ujjlenyomat. És ez az ujjlenyomat sokat mondhat a tudósoknak a test eredetéről.
„A Stardust valóban extrém, egyedi ujjlenyomatokkal rendelkezik - és mivel egyenetlenül terjedt a protoplanetáris korongon, minden bolygó és minden aszteroida megkapta a saját ujjlenyomatát, amikor kialakult” - mondta Schönböchler egy sajtóközleményben.
Az évek során a tudósok ezeket az ujjlenyomatokat vizsgálták a Földön és a meteoritokban. A kettő összehasonlítása rámutat arra, hogy a régóta halott vörös óriáscsillagok mennyiben járultak hozzá a Föld és minden rajta kialakulásához. Beleértve minket.
A tudósok egyre több elem esetében képesek voltak összehasonlítani ezeket a izotópos rendellenességeket a Föld és a meteoritok között. Schönböchler és az új tanulmány mögött álló többi tudós megvizsgálta a meteoritokat, amelyek a régen elpusztult aszteroidák közé tartoztak. A palládium elemre koncentráltak.
Más tudósok korábbi tanulmányai más elemek, például a ruténium és a molibdén izotóparányát is megvizsgálták, amelyek a perladium szomszédai a perladiumban. Ezek az előző eredmények lehetővé tették a Schönböchler csapata számára, hogy megjósolja, mit fognak találni, amikor palládium izotópokat keresnek.
Hasonló mennyiségű palládiumot vártak, de meglepetés érkeztek.
„A meteoritok a vártnál jóval kisebb palládium-rendellenességeket tartalmaztak” - mondja Mattias Ek, a Bristoli Egyetem posztdoktuma, aki az ETH doktori kutatása során elvégezte az izotópméréseket.
A tanulmányukban a csapat új modellt mutat be az eredmények magyarázata érdekében. A cikk címe: "As-processziós izotóp-heterogenitás a nap protoplanetáris korongjában. ” A Nature Astronomy folyóiratban, 2019. december 9-én tették közzé. A fő szerző Mattias Ek.
Modellük megmutatja, hogy bár a Naprendszerünkben mindent a sztárságból hoztunk létre, az egyik csillagtípus hozzájárult a legjobban a Földhöz: vörös óriások vagy aszimptotikus óriáságú csillagok (AGB). Ezek olyan csillagok, amelyek ugyanolyan tömegtartományban vannak, mint a Nap, és amelyek vörös óriásokká válnak, amikor elfogyasztják hidrogénüket. Körülbelül 4 vagy 5 milliárd év múlva a saját Napunk lesz az egyik.
Végállapotuk részeként ezek a csillagok elemeket szintetizálnak az úgynevezett s-folyamatban. Az s-folyamat, vagy a lassú neutrongyűjtési folyamat olyan elemeket hoz létre, mint a palládium és szomszédai a periódusos táblán, a ruténium és a molibdén. Érdekes megjegyzés: az s-folyamat ezeket az elemeket vasmagos magvakkal hozza létre, amelyeket maguk a csillagok korábbi generációi során létrehoztak a szupernóvákban.
„A palládium kissé illékonyabb, mint a többi mért elem. Ennek eredményeként kevesebb por kondenzálódik ezen csillagok körül, és ezért kevésbé van palládium a stardustól a vizsgált meteoritokban ”- mondja Ek.
A vörös óriások nagyobb mennyiségben tartalmaznak anyagot a Föld sminkében, mint a Marsban vagy az aszteroidákban, mint például a Vesta, a Naprendszerünkben. A külső régió több anyagot tartalmaz a szupernóvákból. A csapat szerint el tudják magyarázni, miért van ez így.
"Amikor a bolygók kialakultak, a Naphoz közelebb lévő hőmérséklet nagyon magas volt" - magyarázza Schönbächler. Néhány por szemcsék instabilabbak voltak, mint mások, köztük a jeges kéregűek is. Ez a típus megsemmisült a belső Naprendszerben, a Nap közelében. A vörös óriások stardustása azonban stabilabb volt, és ellenállt a pusztításnak, így koncentráltabb a Nap közelében. A szerzők szerint a szupernóva robbanásokból származó por szintén hajlamos gyorsabban elpárologni, mivel kisebb. Tehát kevesebb van benne a belső Naprendszerben és a Földön.
"Ez lehetővé teszi annak magyarázatát, hogy a Föld miért gazdagítja a legnagyobb mértékben a vörös óriáscsillagokból származó sztárságot, mint a Naprendszer többi testéhez képest" - mondja Schönbächler.
Több:
- Sajtóközlemény: Stardust a piros óriásoktól
- Kutatási cikk: As-processziós izotóp-heterogenitás a nap protoplanetáris korongjában
- Space Magazine: Új tanulmány világít a Föld és a Mars kialakulásáról
