Vsi smo že slišali: ko piješ kozarec vode, je ta voda že prešla številne prebavne poti. Mogoče so Atila Huni ali Vlad Impalerji; morda celo tiranozavra Rexa
No, enako velja tudi za zvezde in materijo. Vsa zadeva, ki jo vidimo okoli nas na Zemlji, celo naša lastna telesa, je doživela vsaj en cikel zvezdnega rojstva in smrti, morda še več. Toda katero vrsto zvezde?
To je želelo vedeti skupina raziskovalcev ETH Zurich (Ecole polytechnique federale de Zurich).
Zgodba o našem Osončju se je začela pred približno 4,5 milijarde let, ko se je zrušil molekularni oblak. V središču tega zrušenega oblaka je Sonce zaživelo v navalu fuzije in okoli njega se je oblikoval kolut plina in prahu. Sčasoma so iz tega protoplanetarnega diska nastali vsi planeti v našem Osončju.
Znotraj tega diska materiala so bila zrna prahu, ki so se oblikovala okoli nekaterih drugih zvezd. Po besedah Maria Schönbächler, profesorice na Inštitutu za geokemijo in petrologijo v Zürichu, je Maria Schönbächler, ta posebna zrna, razporejena po disku neenakomerno po disku. Ko so se oblikovali planeti Osončja, je vsak vseboval svojo mešanico plina in prahu ter ta posebna zrna.
Napredek merilnih tehnik omogoča znanstvenikom, da odkrijejo material, iz katerega so oblikovani planeti, in ugotovijo njegov izvor. Vse se spušča na izotope. Izotop je atom določenega elementa z enakim številom protonov v njegovem jedru, vendar z različnim številom nevtronov. Na primer, obstajajo različni izotopi ogljika, kot sta C13 in C14. Medtem ko imajo vsi ogljikovi izotopi 6 protonov, ima C13 7 nevtronov, C14 pa 8 nevtronov.
Mešanica različnih izotopov na planetu - ne le ogljika, ampak tudi drugih elementov - je kot prstni odtis. In ta prstni odtis lahko znanstvenikom veliko pove o izvoru telesa.
"Stardust ima res ekstremne, edinstvene prstne odtise - in ker se je neplatno razporedil po protoplanetarnem disku, je vsak planet in vsak asteroid, ko se je oblikoval, dobil svoj prstni odtis," je v sporočilu za javnost dejal Schönböchler.
Skozi leta so znanstveniki preučevali te prstne odtise na Zemlji in v meteoritih. Primerjave med njimi razkrivajo, kako so dolgo mrtve zvezde rdečega velikana prispevale zadevo k nastanku Zemlje in vsega na njej. Vključno z nami.
Znanstveniki so lahko primerjali te izotopske anomalije med Zemljo in meteoriti za vedno več elementov. Schönböchler in drugi znanstveniki, ki stojijo za novo raziskavo, preučujejo meteorite, ki so bili del jedra asteroidov, uničenih že zdavnaj. Osredotočili so se na element paladij.
Prejšnje raziskave drugih znanstvenikov so preučile razmerja izotopov za druge elemente, kot sta rutenij in molibden, ki sta sosedi paladija v periodični tabeli. Ti predhodni rezultati so Schönböchlerjevi ekipi omogočili, da napove, kaj bodo našli, ko bodo iskali izotope paladija.
Pričakovali so podobne količine paladija, vendar so dobili presenečenje.
"Meteoriti so vsebovali veliko manjše anomalije paladija, kot je bilo pričakovano," pravi Mattias Ek, podoktor univerze v Bristolu, ki je med doktorskimi raziskavami na ETH opravil meritve izotopov.
V svojem prispevku ekipa predstavlja nov model, s katerim razloži te rezultate. Prispevek je naslovljen »Izvor leta 2007s-procesna heterogenost izotopa v solarnem protoplanetarnem disku. " Objavljeno je bilo v reviji Nature Astronomy, 9. decembra 2019. Glavni avtor je Mattias Ek.
Njihov model kaže, da čeprav je vse v našem Osončju nastalo iz zvezdnega prahu, je na Zemljo največ prispevala ena vrsta zvezd: rdeči velikani ali zvezde asimptotičnih orjaških vej (AGB). To so zvezde v enakem masnem razponu kot naše Sonce, ki se razširijo v rdeče velikane, ko izčrpavajo vodik. Naše Sonce bo postalo eno od teh v približno 4 ali 5 milijard letih.
Te zvezde kot del svojega končnega stanja sintetizirajo elemente v tako imenovanem s-procesu. S-proces ali počasen proces zajemanja nevtronov ustvarja elemente, kot je paladij, in njegovi sosedje na periodični tabeli, rutenij in molibden. Zanimivo je, da s-proces ustvarja te elemente s semeni železnih jeder, ki so bila sama ustvarjena v supernovah v prejšnjih generacijah zvezd.
„Paladij je nekoliko bolj hlapljiv od ostalih merjenih elementov. Posledično se je okoli teh zvezd manj kondenziralo v prah, zato je v meteoritih, ki smo ga preučevali, manj paladija iz zvezdastega prahu, «pravi Ek.
V zemeljski sestavi je veliko več materialov rdečih velikanov kot na Marsu ali v asteroidih, kot je Vesta, v našem Osončju. Zunanja regija vsebuje več materialov iz supernov. Ekipa pravi, da lahko razložijo, zakaj je tako.
"Ko so se planeti oblikovali, so bile temperature bližje Soncu zelo visoke," pojasnjuje Schönbächler. Nekatera prašna zrna so bila bolj nestabilna od drugih, tudi tista z ledenimi skorji. Ta vrsta je bila uničena v notranjem Osončju, blizu Sonca. Toda zvezdni prah iz rdečih velikanov je bil bolj stabilen in se je upiral uničenju, zato je bolj koncentriran blizu Sonca. Avtorji pravijo, da je prah zaradi eksplozij supernove nagnjen tudi k hitrejšemu izhlapevanju od manjših. Tako je v notranjem Osončju in na Zemlji manj tega.
"To nam omogoča razložiti, zakaj ima Zemlja največjo obogatitev zvezdastega prahu iz rdečih velikanskih zvezd v primerjavi z drugimi telesi sončnega sistema," pravi Schönbächler.
Več:
- Sporočilo za javnost: Stardust iz rdečih velikanov
- Raziskovalni članek: Izvors-procesna heterogenost izotopa v solarnem protoplanetarnem disku
- Vesoljska revija: Nova študijska odlivna luč o tem, kako sta se oblikovala Zemlja in Mars
