Mes visi tai girdėjome: kai išgeriate stiklinę vandens, tas vanduo jau buvo praėjęs pro daugybę kitų žmonių virškinamojo trakto. Gal Attila Hunas arba Vladas Impaleris; gal net „Tyrannosaurus Rex“.
Na, tas pats pasakytina apie žvaigždes ir materiją. Visas dalykas, kurį matome aplink mus, Žemėje, net mūsų pačių kūnai yra išgyvenę bent vieną žvaigždžių gimimo ir mirties ciklą, galbūt daugiau. Bet kokio tipo žvaigždė?
Būtent tai norėjo žinoti ETH Ciuricho (Ecole polytechnique federale de Ciurichas) tyrėjų komanda.
Mūsų Saulės sistemos istorija prasidėjo maždaug prieš 4,5 milijardo metų, kai sugriuvo molekulinis debesis. Šio sugriuvusio debesies centre Saulė atgavo susiliejus, o aplink ją susidarė dujų ir dulkių diskas. Galų gale visos mūsų Saulės sistemos planetos susiformavo iš to protoplanetinio disko.
Tame medžiagos diske buvo dulkių grūdeliai, susiformavę aplink kitas žvaigždes. Šie specialūs grūdai netolygiai pasiskirstė visame diske, „kaip druska ir pipirai“, teigia Maria Schönbächler, ETH Ciuricho geochemijos ir petrologijos instituto profesorė. Susiformavus Saulės sistemos planetoms, kiekvienoje jų buvo savas dujų ir dulkių mišinys bei tie ypatingi grūdai.
Pažangos matavimo metodai leidžia mokslininkams aptikti medžiagą, iš kurios susiformavo planetos, ir nustatyti jos kilmę. Viskas priklauso nuo izotopų. Izotopas yra tam tikro elemento atomas, kurio branduolyje yra tas pats protonų skaičius, bet skirtingas neutronų skaičius. Pavyzdžiui, yra skirtingų anglies izotopų, tokių kaip C13 ir C14. Nors visi anglies izotopai turi 6 protonus, C13 turi 7 neutronus, o C14 - 8 neutronus.
Įvairių izotopų mišinys planetoje - ne tik anglis, bet ir kiti elementai - yra tarsi pirštų atspaudas. Ir tas pirštų atspaudas gali daug pasakyti mokslininkams apie kūno kilmę.
„Stardust turi tikrai kraštutinius, unikalius pirštų atspaudus - ir kadangi jis buvo netolygiai pasiskirstęs per protoplanetinį diską, kiekviena planeta ir kiekvienas asteroidas formavimo metu turėjo savo pirštų atspaudus“, - pranešime spaudai teigė Schönböchleris.
Bėgant metams mokslininkai tyrė šiuos pirštų atspaudus Žemėje ir meteorituose. Palyginimai tarp dviejų atskleidžia, kaip ilgai mirusios raudonos milžiniškos žvaigždės turėjo įtakos Žemės formavimui ir viskam, kas joje yra. Įskaitant mus.
Mokslininkams pavyko palyginti šias izotopines anomalijas tarp Žemės ir meteoritų vis daugiau ir daugiau elementų. Schönböchleris ir kiti naujo tyrimo autoriai tyrė meteoritus, kurie buvo seniai sunaikintų asteroidų branduolio dalis. Jie sutelkė dėmesį į paladžio elementą.
Ankstesni kitų mokslininkų tyrimai ištyrė kitų elementų, tokių kaip rutenis ir molibdenas, izotopų santykį, kurie yra paladžio kaimynai periodinėje lentelėje. Šie ankstesni rezultatai leido Schönböchler komandai nuspėti, ką jie ras ieškodami paladžio izotopų.
Jie tikėjosi panašaus kiekio paladžio, bet sulaukė staigmenos.
„Meteorituose buvo kur kas mažesnių paladžio anomalijų, nei tikėtasi“, - sako Mattiasas Ekas, Bristolio universiteto doktorantas, atlikęs izotopų matavimus per savo doktorantūros tyrimus ETH.
Savo darbe komanda pateikia naują modelį, kuris paaiškina šiuos rezultatus. Straipsnio pavadinimas yra „s- proceso izotopų nevienalytiškumas Saulės protoplanetiniame diske. “ Jis buvo paskelbtas žurnale „Nature Astronomy“ 2019 m. Gruodžio 9 d. Pagrindinis autorius yra Mattias Ek.
Jų modelis rodo, kad nors viskas mūsų Saulės sistemoje buvo sukurta iš stardustos, viena žvaigždžių rūšis daugiausiai prisidėjo prie Žemės: raudonieji milžinai arba asimptotinės milžiniškos šakos (AGB) žvaigždės. Tai žvaigždės, esančios toje pačioje masės diapazone kaip ir mūsų Saulė, kurios išsiskleidžia į raudonus milžinus, kai išeikvoja vandenilį. Mūsų pačių Saulė taps viena iš jų maždaug per 4 ar 5 milijardus metų.
Šios žvaigždės, būdamos galutinės būsenos dalimi, sintetina elementus, vadinamu s procesu. S procesas, arba lėtas neutronų surinkimo procesas, sukuria tokius elementus kaip paladžio ir jo kaimynų periodinėje lentelėje rutenį ir molibdeną. Įdomu, kad s procesas sukuria šiuos elementus su geležies branduolių sėklomis, kurios pačios buvo sukurtos supernovoje ankstesnių žvaigždžių kartų.
„Paladis yra šiek tiek nepastovesnis nei kiti išmatuoti elementai. Dėl to mažiau jo kondensavosi į dulkes aplink šias žvaigždes, todėl meteorituose, kuriuos mes tyrėme, yra mažiau paladžio iš stardust “, - sako Ek.
Žemės makiaže yra daugiau raudonųjų milžinų medžiagos, nei Marso ar asteroidų, tokių kaip Vesta, tolimesnėje mūsų Saulės sistemoje. Išoriniame regione yra daugiau medžiagų iš supernovų. Komanda sako, kad gali paaiškinti, kodėl taip yra.
„Kai susiformavo planetos, temperatūra arčiau Saulės buvo labai aukšta“, - aiškina Schönbächleris. Kai kurie iš dulkių grūdelių buvo nestabilesni nei kiti, įskaitant tuos, kuriuose yra ledinių trupinių. Tas tipas buvo sunaikintas vidinėje Saulės sistemoje, netoli Saulės. Bet raudonųjų milžinų žlugimas buvo stabilesnis ir priešinosi sunaikinimui, todėl jis labiau sutelktas arti saulės. Autoriai sako, kad dulkės, kilusios dėl supernovos sprogimų, taip pat yra linkusios greičiau išgaruoti, nes yra mažesnės. Taigi vidinėje Saulės sistemoje ir Žemėje jo yra mažiau.
„Tai leidžia mums paaiškinti, kodėl Žemėje, palyginti su kitais Saulės sistemos kūnais, didžiausias raudonųjų milžiniškų žvaigždžių žvaigždžių praturtėjimas“, - sako Schönbächleris.
Daugiau:
- Pranešimas spaudai: Stardust nuo raudonųjų milžinų
- Tyrimo dokumentas:s-procesinio izotopo nevienalytiškumas Saulės protoplanetiniame diske
- Žurnalas „Space“: Naujas tyrimas atskleidžia, kaip susiformavo žemė ir Marsas
