Svi smo čuli ovo: kad popijete čašu vode, ta voda je već prošla kroz gomilu probavnih trakta drugih ljudi. Možda su Atila, Huni ili Vlad propalice; možda čak i tiranozaurus Rex
Pa, ista stvar vrijedi i za zvijezde i materiju. Sve što vidimo oko nas ovdje na Zemlji, čak i naša vlastita tijela, prošla su kroz najmanje jedan ciklus zvijezdanog rođenja i smrti, možda i više. Ali koja vrsta zvijezde?
To je želio znati tim istraživača iz ETH Zuricha (Ecole polytechnique federale de Zurich).
Priča o našem Sunčevom sustavu započela je prije otprilike 4,5 milijardi godina kada se molekulski oblak srušio. U središtu tog urušenog oblaka Sunce je zaživjelo u naletu fuzije, a oko njega se stvorio disk plina i prašine. Na kraju su se svi planeti u našem Sunčevom sustavu formirali iz tog protoplanetarnog diska.
Unutar tog materijala bilo je zrno prašine koje se formiralo oko određenih drugih zvijezda. Ova posebna zrna bila su neravnomjerno raspoređena na disku, "poput soli i papra", rekla je Maria Schönbächler, profesorica na Institutu za geokemiju i petrologiju ETH u Zürichu. Kako su se planeti Sunčevog sustava formirali, svaka je sadržavala vlastitu mješavinu plina i prašine, kao i ona posebna zrna.
Napredak u mjernim tehnikama omogućava znanstvenicima da otkriju materijal iz kojeg se stvaraju planeti i utvrde njegovo podrijetlo. Sve se svodi na izotope. Izotop je atom određenog elementa s istim brojem protona u njegovom jezgru, ali s različitim brojem neutrona. Na primjer, postoje različiti izotopi ugljika, poput C13 i C14. Dok svi izotopi ugljika imaju 6 protona, C13 ima 7 neutrona dok C14 ima 8 neutrona.
Mješavina različitih izotopa na planeti - ne samo ugljika, već i drugih elemenata - nalik je otisku prsta. A taj otisak može reći znanstvenicima puno o podrijetlu tijela
"Stardust ima doista ekstremne, jedinstvene otiske prstiju - i budući da se nepropisno širio protoplanetarnim diskom, svaki je planet i svaki asteroid dobio svoj otisak prsta kad se formirao", rekao je Schönböchler u priopćenju za javnost.
Tijekom godina, znanstvenici su proučavali te otiske prstiju na Zemlji i meteoritima. Usporedbe dviju otkrivaju kako su davno mrtve zvijezde crvenog diva pridonijele stvaranju Zemlje i svega na njoj. Uključujući i nas.
Znanstvenici su uspjeli usporediti ove izotopske anomalije između Zemlje i meteorita za sve više i više elemenata. Schönböchler i drugi znanstvenici koji stoje iza nove studije pregledavali su meteorite koji su bili dio jezgre asteroida davno uništenih. Usredotočili su se na element paladij.
Prethodne studije drugih znanstvenika ispitale su omjer izotopa za druge elemente, poput rutenija i molibdena, koji su susjedi paladija na periodičnoj tablici. Ti prethodni rezultati omogućili su Schönböchlerovom timu da predvidi što će pronaći kada potraže izotope paladija.
Očekivali su slične količine paladija, ali dobili su iznenađenje.
"Meteoriti su sadržavali daleko manje anomalije paladija nego što se očekivalo", kaže Mattias Ek, postdoc na Sveučilištu u Bristolu koji je mjerio izotope tijekom svog doktorskog istraživanja na ETH.
U svom radu, tim predstavlja novi model koji objašnjava ove rezultate. Rad je naslovljen podrijetloma- heterogenost procesa izotopa u solarnom protoplanetarnom disku. " Objavljeno je u časopisu Nature Astronomy, 9. prosinca 2019. Glavni je autor Mattias Ek.
Njihov model pokazuje da je, iako je sve u našem Sunčevom sustavu stvoreno od zvjezdanih prašina, jedna vrsta zvijezda najviše doprinijela Zemlji: crveni divovi ili zvijezde asimptotske divovske grane (AGB). To su zvijezde u istom rasponu masa kao i naše Sunce koje se proširuju u crvene divove kada iscrpe vodik. Naše vlastito Sunce postat će jedno od takvih za otprilike 4 ili 5 milijardi godina.
Kao dio svog krajnjeg stanja, ove zvijezde sintetiziraju elemente u takozvanom s-procesu. S-proces, ili spor proces hvatanja neutrona, stvara elemente poput paladija i njegovih susjeda na periodičkoj tablici, rutenijuma i molibdena. Uz zanimljivu notu, s-proces stvara te elemente sjemenkama željeznih jezgara, koje su same stvorile u supernovama u prethodnim generacijama zvijezda.
„Paladijum je nešto hlapljiviji od ostalih izmjerenih elemenata. Kao rezultat toga, manje se kondenzira u prašinu oko ovih zvijezda, i stoga je manje meteorita iz paladija iz zvjezdanog praha ", kaže Ek.
U Zemljinoj šminci postoji veće obilje materijala od crvenih divova nego na Marsu ili u asteroidima poput Veste koji se nalaze dalje u našem Sunčevom sustavu. Vanjska regija sadrži više materijala od supernova. Tim kaže da mogu objasniti zašto je to tako.
"Kad su se planeti formirali, temperature bliže Suncu bile su vrlo visoke", objašnjava Schönbächler. Neki od zrna prašine bili su nestabilniji od drugih, uključujući i one s ledenom kore. Taj je tip uništen u unutarnjem Sunčevom sustavu, blizu Sunca. Ali zvjezdani prah s crvenih divova bio je stabilniji i odolijevao je uništavanju, tako da je koncentriraniji blizu Sunca. Autori kažu da je prašina od eksplozije supernove također sklonija bržem isparavanju od svoje manje. Tako je manje u unutarnjem Sunčevom sustavu i na Zemlji.
"To nam omogućava da objasnimo zašto Zemlja ima najveće obogaćivanje zvjezdanih prašina zvijezdama crvenog diva u usporedbi s drugim tijelima Sunčevog sustava", kaže Schönbächler.
Više:
- Priopćenje za javnost: Stardust iz crvenih divova
- Istraživački rad: Podrijetlo Hrvatskea-procesora heterogenost izotopa u solarnom protoplanetarnom disku
- Svemirski magazin: Novo ispitivanje prozora svjetlosti o tome kako su se oblikovali Zemlja i Mars
