Αρχαίοι μετεωρίτες διατηρούν δομικά στοιχεία του πρώιμου ηλιακού συστήματος

Σύνταξη: ecozen.gr

Ορισμένοι μετεωρίτες περιέχουν κόκκους παλαιότερους από το ηλιακό σύστημα.

Οι επιστήμονες ρίχνουν φως στη μυστηριώδη προέλευση των αρχαίων κόκκων μετεωρίτη χρησιμοποιώντας μια νέα μέθοδο ανάλυσης.

Αυτοί οι κόκκοι, οι οποίοι είναι παλαιότεροι από το ίδιο το ηλιακό σύστημα, σχηματίστηκαν σε αρχαία αστέρια που πέθαναν πριν από τη γέννηση του ήλιου μας. Παρόμοια αστέρια εξακολουθούν να υπάρχουν στο σύμπαν και η ανάλυση αυτών των προηλιακών κόκκων παρέχει μια ενδιαφέρουσα ματιά στη χημεία των άστρων.

Οι επιστήμονες έχουν προσπαθήσει να αναλύσουν τους προηλιακούς κόκκους στους μετωρίτες, αλλά ο Nan Liu, επίκουρος καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο Ουάσιγκτον στο Μιζούρι και επικεφαλής συγγραφέας μιας νέας μελέτης, πιστεύει ότι οι προηγούμενες μέθοδοι μελέτης αυτών των κόκκων ήταν πολύ ανακριβείς. 

Ο Liu και η ομάδα του ανέλυσαν δείγματα μετεωριτών Murchinson, Μία κοσμική βροχή μετεωριτών περίπου 100 κιλών που έπεσε στην αυστραλιανή πόλη Murchinson το 1969. Οι επιστήμονες που μελέτησαν προηγουμένως αυτούς τους μετεωρίτες συνειδητοποίησαν γρήγορα ότι αυτή η μετεωρική βροχή ήταν ένα πολύ ευτυχές γεγονός. Όχι μόνο γιατί ένα από τα μεγαλύτερα κομμάτια που έσπασε την οροφή ενός αχυρώνα δεν τραυμάτισε κανένα.

Ο “πρωτόγονος” μετεωρίτης Murchinson

“Ο Murchinson είναι ένας πρωτόγονος μετεωρίτης, ο οποίος σχηματίστηκε στην αρχή του ηλιακού συστήματος και μετά τον σχηματισμό του δεν έλιωσε ποτέ“, δήλωσε ο Liu στο Space.com. “Οι περισσότεροι μετεωρίτες που προέρχονται από τη ζώνη των αστεροειδών αντιμετωπίζουν συγκρούσεις και θέρμανση, γεγονός που τους λιώνει, ώστε να εξαφανιστεί οποιοδήποτε παρθένο υλικό από τα πρώτα στάδια του ηλιακού συστήματος”.

Στον μετεωρίτη Murchinson, κόκκοι βράχου παλαιότεροι από το ηλιακό σύστημα είναι ενσωματωμένοι σε νεότερο υλικό. Οι επιστήμονες γνωρίζουν από προηγούμενες έρευνες ότι αυτοί οι κόκκοι προηγούνται της γέννησης του ηλιακού συστήματος επειδή η χημική τους σύνθεση είναι διαφορετική. 

“Αυτοί οι κόκκοι είναι κατασκευασμένοι από καρβίδιο πυριτίου, δηλαδή άτομα πυριτίου και άνθρακα”, δήλωσε ο Liu. “Αλλά το καρβίδιο του πυριτίου δεν σχηματίζεται στο ηλιακό μας σύστημα επειδή έχουμε πολύ οξυγόνο τριγύρω και όλα αυτά τα άτομα άνθρακα θα συνδέονταν πρώτα με το οξυγόνο για να σχηματίσουν μόρια οξειδίου του άνθρακα”.

Οι ισοτοπικές αναλογίες

Η πιο πιθανή προέλευση αυτών των κόκκων είναι τα αστέρια άνθρακα, λαμπερά κόκκινα γιγάντια αστέρια των οποίων η ατμόσφαιρα περιέχει περισσότερο άνθρακα παρά οξυγόνο, είπε ο Liu. Για να επιβεβαιώσουν αυτή τη θεωρία, οι επιστήμονες πρέπει να βρουν αν οι συνθέσεις ορισμένων ισοτόπων στους μετεωρικούς κόκκους ταιριάζουν με αυτές των αστέρων άνθρακα. Τα ισότοπα είναι ποικιλίες του ίδιου χημικού στοιχείου που διαφέρουν ως προς τον αριθμό των νετρονίων στον πυρήνα τους. Ενώ ορισμένες συνθέσεις ισοτόπων είναι κοινές στο ηλιακό σύστημα, άλλες μπορούν να προκύψουν μόνο μέσα σε συγκεκριμένους τύπους αστεριών.

“Οι ισοτοπικές αναλογίες αυτών των κόκκων είναι πολύ διαφορετικές από αυτές που βλέπουμε στο ηλιακό σύστημα”, δήλωσε ο Liu. “Για παράδειγμα, σε αντικείμενα στο ηλιακό σύστημα, μπορούμε να δούμε δόση άνθρακα 12 σε  άνθρακα 13 από περίπου 89. Αλλά αυτοί οι προ -ηλιακοί κόκκοι έχουν δόση άνθρακα 12 προς άνθρακα 13 που κυμαίνονται από 2 έως 200, ο οποίος προκύπτει από αντιδράσεις σύντηξης στο γονικό τους αστέρια ». Το ίδιο ισχύει για τα ισότοπα αζώτου, αργιλίου και μαγνησίου.

Οι αστρονόμοι ενδιαφέρθηκαν ιδιαίτερα αν οι ισότοπες συνθέσεις που βρέθηκαν σε αυτούς τους κόκκους ταιριάζουν με αυτό που αποκάλυψαν οι παρατηρήσεις σχετικά με τα αστέρια άνθρακα. Αλλά πριν από τη μελέτη του Liu, η αντιπαραβολή δεν ήταν πειστική. Ένας λόγος θα μπορούσε να είναι ότι αυτά τα αστέρια, στην πραγματικότητα, δεν ήταν η γενέτειρα αυτών των κόκκων, είπε ο Liu. Ωστόσο, αναρωτήθηκε αν η εξήγηση θα μπορούσε να είναι πολύ πιο απλή.

Νέα μέθοδος

“Οι προηγούμενες μετρήσεις έδειχναν πολύ χαμηλότερες αναλογίες ισοτόπων άνθρακα και αζώτου σε αυτούς τους κόκκους”, δήλωσε ο Liu. “Αλλά σκέφτηκα ότι το πρόβλημα μπορεί να βρίσκεται στην αναλυτική μέθοδο. Αυτοί οι κόκκοι πέρασαν εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια στο διαστρικό μέσο και δισεκατομμύρια χρόνια στο ηλιακό μας σύστημα και ως εκ τούτου οι επιφάνειές τους μπορεί να έχουν απορροφήσει αυτά τα υλικά.”

Αυτό θα σήμαινε ότι σε προηγούμενες μελέτες, οι επιστήμονες μπορεί να έχουν μετρήσει τις νεότερες ακαθαρσίες στην επιφάνεια και όχι τους ίδιους τους προκαταρκτικούς κόκκους.

Ο Liu και η ομάδα του επινόησαν επομένως μια νέα μέθοδο ανάλυσης που έχει σχεδιαστεί για να αφαιρεί οποιοδήποτε υλικό μπορεί να προσκολληθεί στην επιφάνεια αυτών των κόκκων. Στο πλαίσιο αυτής της τεχνικής, πρώτα διέλυαν κομμάτια του μετεωρίτη Murchinson σε οξύ έως ότου έμειναν μόνο με τους κόκκους καρβιδίου του πυριτίου. Στη συνέχεια έβρεξαν τους κόκκους με δέσμες ιόντων καισίου και οξυγόνου για να απαλλαγούν από κάθε υλικό που μπορεί να προέρχεται από νεότερα συστατικά του μετεωρίτη. 

Στη συνέχεια, η ομάδα έκανε φασματοσκοπικές μετρήσεις των συνθέσεων ισοτόπων των κόκκων. Τα αποτελέσματα ταίριαζαν πολύ περισσότερο με τα δεδομένα από τις παρατηρήσεις των αστέρων άνθρακα, είπε ο Liu. Αυτό επιβεβαίωσε την αρχική υποψία του Liu και έδειξε ότι όχι μόνο αυτοί οι κόκκοι προήλθαν πιθανότατα από αστέρια άνθρακα, αλλά επίσης ότι μπορούν τώρα να χρησιμοποιηθούν για να βοηθήσουν τους επιστήμονες να προωθήσουν την κατανόηση αυτών των τύπων αστέρων.

Το λύσιμο του αινίγματος

“Τα νέα ισοτοπικά δεδομένα αυτής της μελέτης είναι συναρπαστικά για τους αστρικούς φυσικούς και τους πυρηνικούς αστροφυσικούς όπως εγώ”, δήλωσε ο Maurizio Busso, συν-συγγραφέας από το Πανεπιστήμιο της Περούτζια, στην Ιταλία . “Πράγματι, οι “περίεργες” ισοτοπικές αναλογίες αζώτου των κόκκων καρβιδίου του προσολικού πυριτίου αποτέλεσαν τις τελευταίες δύο δεκαετίες μια αξιοσημείωτη πηγή ανησυχίας. Τα νέα δεδομένα εξηγούν τη διαφορά μεταξύ αυτού που υπήρχε αρχικά στους κόκκους της προψύλης αστερόσκονης και αυτού που προσαρτήθηκε αργότερα, λύνοντας έτσι ένα μακροχρόνιο παζλ”.

Αυτά τα νέα δεδομένα, για παράδειγμα, παρέχουν ενδείξεις για το πώς τα αστέρια άνθρακα παράγουν αλουμίνιο στους πυρήνες τους, σύμφωνα με τον Liu. Αυτές οι γνώσεις, ωστόσο, θα πρέπει να επαληθευτούν με περαιτέρω έρευνα, πρόσθεσε. 

Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Astrophysical Journal Letters την Τρίτη (12 Οκτωβρίου).