Всички сме чували това: когато изпиете чаша вода, тази вода вече е преминала през куп храносмилателни пътища на други хора. Може би хунът на Атила или Влад Импалър; може би дори тиранозавър Рекс
Е, същото е и при звездите и материята. Цялата материя, която виждаме около нас тук, на Земята, дори собствените ни тела, е преминала през поне един цикъл на звездно раждане и смърт, може би и повече. Но кой тип звезда?
Това искаше да знае екипът от изследователи от ETH Цюрих (Ecole polytechnique federale de Zurich).
Историята на нашата Слънчева система започва преди около 4,5 милиарда години, когато молекулярният облак се срути. В центъра на този срутен облак Слънцето оживя в изблик на синтез и около него се образува диск от газ и прах. В крайна сметка всички планети в нашата Слънчева система се формираха от този протопланетен диск.
В диска от материал имаше прахови зърна, които се бяха образували около някои други звезди. Тези специални зърна са били разпределени неравномерно в целия диск, „като сол и черен пипер“, според Мария Шьонбахлер, професор от Института по геохимия и петрология в ETH Цюрих. С формирането на планетите на Слънчевата система всяка от тях съдържа собствена смес от газ и прах и тези специални зърна.
Напредъкът в измервателните техники позволява на учените да открият материала, от който са формирани планетите, и да определят неговия произход. Всичко се свежда до изотопи. Изотоп е атом на даден елемент със същия брой протони в ядрото му, но различен брой неутрони. Например, има различни изотопи на въглерод, като C13 и C14. Докато всички въглеродни изотопи имат 6 протона, С13 има 7 неутрона, докато С14 има 8 неутрона.
Сместа от различни изотопи на планетата - не само от въглерод, но и от други елементи - е като пръстов отпечатък. И този отпечатък може да каже на учените много за произхода на тялото
„Stardust има наистина екстремни, уникални пръстови отпечатъци - и тъй като беше разпространен неравномерно през протопланетарния диск, всяка планета и всеки астероид получи свой пръстов отпечатък, когато се формира“, казва Шьонбьохлер в съобщение за пресата.
През годините учените изучават тези пръстови отпечатъци на Земята и в метеорити. Сравненията между двете разкриват как отдавна мъртвите червени гигантски звезди са допринесли материя за образуването на Земята и всичко на нея. Включително и нас.
Учените успяха да сравнят тези изотопни аномалии между Земята и метеоритите за все повече елементи. Шьонбьохлер и другите учени, стоящи зад ново изследване, изследват метеорити, които са били част от ядрото на астероидите, унищожени отдавна. Те са съсредоточени върху елемента паладий.
Предишни изследвания на други учени са изследвали изотопните съотношения за други елементи, като рутений и молибден, които са съседи на паладий в периодичната таблица. Тези предишни резултати позволиха на екипа на Schönböchler да предвиди какво ще намерят, когато потърсят изотопи на паладий.
Очакваха подобни количества паладий, но получиха изненада.
„Метеоритите съдържаха далеч по-малки аномалии на паладий, отколкото се очакваше“, казва Матиас Ек, доктор в Университета в Бристол, който направи изотопните измервания по време на докторското си изследване в ETH.
В своя документ екипът представя нов модел, който да обясни тези резултати. Докладът е озаглавен „Произходът нас-процесова изотопна хетерогенност в слънчевия протопланетен диск. " Публикувано е в списанието Nature Astronomy на 9 декември 2019 г. Основен автор е Матиас Ек.
Техният модел показва, че въпреки че всичко в нашата Слънчева система е създадено от звезден прах, един вид звезда допринесе най-много за Земята: червени гиганти или звезди на асимптотичния гигант (AGB). Това са звезди в същия масов диапазон като нашето Слънце, които се разширяват в червени гиганти, когато изчерпват водорода си. Нашето Слънце ще стане едно от тях след около 4 или 5 милиарда години.
Като част от своето крайно състояние, тези звезди синтезират елементи в това, което се нарича s-процес. S-процесът или бавният процес на улавяне на неутрони създава елементи като паладий и неговите съседи по периодичната таблица, рутений и молибден. На интересна забележка, s-процесът създава тези елементи със семена от железни ядра, които самите са създадени в свръхнови в предишните поколения звезди.
„Паладийът е малко по-летлив от останалите измерени елементи. В резултат на това около тези звезди по-малко се кондензира в прах и следователно в метеоритите, които изследвахме, има по-малко паладий от звезден прах “, казва Ек.
В състава на Земята има по-голямо изобилие от материали от червени гиганти, отколкото има на Марс, или от астероиди като Веста по-нататък в нашата Слънчева система. Външната област съдържа повече материал от свръхнови. Екипът казва, че могат да обяснят защо това е така.
„Когато планетите се формираха, температурите по-близо до Слънцето бяха много високи“, обяснява Шьонбахлер. Някои от праховите зърна бяха по-нестабилни от други, включително такива с ледени кори. Този тип е бил унищожен във вътрешната Слънчева система, близо до Слънцето. Но звездообразният прах от червените гиганти беше по-стабилен и устоява на унищожаване, така че е по-концентриран близо до Слънцето. Авторите твърдят, че прахът от експлозии на свръхнови също е склонен да се изпарява по-бързо, тъй като е по-малък. Така че има по-малко от него във вътрешната Слънчева система и на Земята.
"Това ни позволява да обясним защо Земята има най-голямото обогатяване на звезден прах от звезди от червени гиганти в сравнение с други тела в Слънчевата система", казва Шьонбахлер.
Повече ▼:
- Прессъобщение: Stardust от червени гиганти
- Изследователска книга: Произходът нас-процесова изотопна хетерогенност в слънчевия протопланетен диск
- Космическо списание: Нови проучвателни навеси на светлината за това как са се образували Земята и Марс
