Solarni Sistem

Zvezdni prah ni čaroben, lahko pa nam pove, od kod prihaja voda na Zemlji

2024

Morda torej zvezdni prah ni kozmično bleščanje z nadnaravnimi močmi, ima pa svojo čarovnijo, ko nam govori o stvareh, ki jih sicer ne bi nikoli vedeli o zgodnjem sončnem sistemu.

Kako je Zemlja dobila vodo, je že leta vprašanje, ki visi nad glavami znanstvenikov. Zdaj več izotopov v novi predsolarni vrsti zvezdnega prahu so bili najdeni v meteoritu Allende, ki je na zemljo padel leta 1969. Kozmokemik François L. H. Tissot iz CalTech -a, ki je vodil raziskavo, ki je bila nedavno objavljena v Science Advances, in njegova ekipa je odkrila en izotopski prah, ki je nastal s skrivnostnim procesom. Druga bi lahko spremenila naš pogled na izvor Zemlje in celo vesolja.

Stroncij-87 (kar pomeni 87 nevtronov) je izotop, ki nas lahko skozi čas popelje nazaj do trenutka, ko je Zemlja dobila vodo. Tissot in njegova ekipa sta ugotovila, da zrna zvezdnega prahu v meteoritu vsebujejo ta izotop, ki je stranski produkt rubidij-87 razpad. Količina obeh izotopov v meteoritu nam lahko pove, ali je Zemlja nastala kot suh planet ali je imela nekoč več vode, ki jo je sčasoma izgubila.

V sončnem sistemu je veliko rubidija-87, ker ga proizvajajo drugi nukleosintetični procesi, ki so največ prispevali k sestavi sončnega sistema, je za SYFY WIRE povedal Tissot.

Smo življenjske oblike na osnovi ogljika. Organske molekule, ki sestavljajo vse, od ljudi do rastlin, morajo vsebovati ogljik. Radioaktivni izotop ogljik-14 se lahko uporablja za datiranje mumij in drugih starodavnih stvari na Zemlji, v katerih se nahajajo te organske snovi, ker je njegova razpolovna doba ali čas, ki ga potrebuje, da se polovica razpade, okoli 5.700 let. Primerjajte to s 49-milijard letno razpolovno dobo rubidija-87. To pojasnjuje, zakaj se Rb-87 lahko uporablja za datiranje najstarejših predmetov v sončnem sistemu in morda v vesolju.

Ker je Rb-87 hlapna snov ali snov, ki tudi pri nizkih temperaturah zlahka izhlapi v plin, imajo tudi objekti sončnega sistema, ki vsebujejo veliko hlapnih snovi, velike količine tega izotopa. Tukaj postane zanimivo. Predmeti sončnega sistema, ki vsebujejo vodo, eno izmed hlapnih snovi, ki jih pogosto najdemo pri Rb-87, naj bi nastali tudi veliko dlje. Na robu sončnega sistema lahko temperature padejo dovolj nizko, da rubidij ne izhlapi. Meteoriti z znatnimi količinami vode, ki je verjetno nastala daleč od Zemlje.

Kos meteorita Allende (skrajno levo). Zasluge: NASA/Johnson Space Flight Center

Večina tega, kar poznamo, kaže, da je Zemlja narasla brez veliko vode in rubidija, je dejal Tissot. Naslednje si prizadevamo pojasniti, ali je bilo izgubljenih nekaj vode in Rb.

Primordialni meteoriti bi lahko bili narejeni iz istih materialov, ki so nastali na našem planetu ob zori sončnega sistema. Ker rubidij-87 razpade na stroncij-87, je mogoče dobiti predstavo o tem, kako je starost meteorita, ki je nekoč prinesel vodo na naš planet. Zemljino razmerje rubidija do stroncija je desetkrat nižje kot pri meteoritih, bogatih z vodo. To bi lahko pomenilo, da je Zemlja prirasla iz razmeroma suhih materialov z nizko vsebnostjo vode in rubidija ali iz materialov, bogatih z vodo, ki jih je sčasoma iz nekega razloga izgubila.

Recimo, da se je Zemlja začela prelivati z vodo in rubidijem. Sr-87 bi nastalo z razpadom rubidija veliko več, kot če bi Zemlji zmanjkalo vode in drugih hlapnih snovi. Njegova sestava bi bila podobna sestavi meteoritov brez veliko hlapnih snovi in tudi vključkov, bogatih s kalcijem in aluminijem (CAI) v teh meteoritih. CAI segajo nazaj - nazaj - do 4,567 milijard let. Bili so tudi del prvih predmetov, ki so se začeli oblikovati v nekdanji sončni meglici in lahko razkrijejo več o nastanku zvezd in planetov. Vnesite stroncij-84 , razlog, zakaj Tissot meni, da je ta zvezdni prah drugačen od vsega drugega v sončnem sistemu.

Podpis, ki smo ga našli, je bil zaradi svoje izotopske sestave tako eksotičen, je dejal. Vseboval je do 8% več Sr-84 kot vse druge znane snovi sončnega sistema (v katerih se količina Sr-84 med vzorci spreminja največ za 0,02%). Podpisi, ki smo jih našli, so tako za dva reda velikosti večji od prej opaženih učinkov.

Nenavadno visoke ravni CAI in drugega izotopa stroncija, stroncija-84, v meteoritu Allende, so znanstvenike za vedno zmedele glede tega, ali je Zemlja nastala z veliko vode ali brez nje. Sr-84 proizvaja a nukleosintetična proces, o katerem ni veliko znanega. Ta proces, znan kot p-proces , bi lahko daljno preteklost na široko odprl, če bi jo končno lahko razumeli. Zrna zvezdnega prahu v meteoritu Allende morda vsebujejo Sr-84 v čisti obliki, kar bi nam lahko vsaj povedalo nekaj več o skrivnostnem p-procesu.

V katerih vrstah zvezd p-proces ostaja neznano in ker je bilo malo podatkov za testiranje modelov, je bilo ugotoviti, kako deluje, skoraj nemogoče. Meteorit Allende je v preteklosti odprl vsaj en portal s Sr-84, ki naj bi izhajal iz p-procesa.

Zdaj, ko vemo, da obstaja faza nosilca p-procesa, si prizadevamo, da bi jo fizično identificirali, ne pa kemično identifikacijo, ki smo jo naredili v tej študiji, da bi izvedeli več o njeni mineralogiji in sestavi, je dejal Tissot. To bo pomagalo razumeti, kateri drugi elementi se proizvajajo skupaj s Sr-84 med p-procesom.

Zvezdni prah ima torej res moči, samo ne tistih, ki bi jih morda pričakovali.