„Całkowita liczba gwiazd we Wszechświecie jest większa niż wszystkie ziarna piasku na wszystkich plażach planety Ziemia” - powiedział słynny Carl Sagan w swoim kultowym serialu telewizyjnym Kosmos. Ale kiedy dwa z tych ziaren są zbudowane ze związku krzemu i tlenu zwanego krzemionką i znaleziono je ukryte głęboko w starożytnych meteorytach wydobytych z Antarktydy, bardzo dobrze mogą być od gwiazda… być może nawet ta, której wybuchowe zawalenie spowodowało powstanie samego Układu Słonecznego.
Naukowcy z Washington University w St. Louis przy wsparciu McDonnell Center for the Space Sciences ogłosili odkrycie dwóch mikroskopijnych ziaren krzemionki w prymitywnych meteorytach pochodzących z dwóch różnych źródeł. Odkrycie to jest zaskakujące, ponieważ krzemionka - jeden z głównych składników piasku na Ziemi obecnie - nie jest jednym z minerałów, które prawdopodobnie powstały w obrębie wczesnego krążenia materii wokół Słońca.
Zamiast tego uważa się, że dwa ziarna krzemionki zostały utworzone przez pojedynczą supernową, która zaszczepiła wczesny układ słoneczny zarzuconym materiałem i pomogła uruchomić ostateczne formowanie się planet.
Według informacji opublikowanych przez Washington University „to trochę jak poznawanie tajemnic rodziny, która mieszkała w twoim domu w 1800 roku, badając cząsteczki kurzu, które pozostawili w pęknięciach na deskach podłogowych”.
Aż do lat 60. XX wieku większość naukowców uważała, że wczesny Układ Słoneczny był tak gorący, że materiał przedolarny nie mógł przetrwać. Ale w 1987 r. Naukowcy z University of Chicago odkryli maleńkie diamenty w prymitywnym meteorycie (takim, który nie został podgrzany i przerobiony). Od tego czasu znaleźli ziarna więcej niż dziesięciu innych minerałów w prymitywnych meteorytach.
Naukowcy mogą stwierdzić, że ziarna te pochodzą od starożytnych gwiazd, ponieważ mają bardzo niezwykłe sygnatury izotopowe, a różne gwiazdy wytwarzają różne proporcje izotopów.
Ale materiał, z którego ukształtowano nasz Układ Słoneczny, był mieszany i homogenizowany przed powstaniem planet. Zatem wszystkie planety i Słońce mają prawie taki sam „izotopowy” skład „słoneczny”.
Meteoryty, z których większość to fragmenty planetoid, również mają skład słoneczny, ale głęboko uwięzione w prymitywnych są czyste próbki gwiazd, a skład izotopowy tych ziaren przedpolarnych może dostarczyć wskazówek dotyczących ich złożonych procesów jądrowych i konwekcyjnych.
Niektóre modele ewolucji gwiezdnej przewidują, że krzemionka może kondensować w chłodniejszych zewnętrznych atmosferach gwiazd, ale inni twierdzą, że krzem zostałby całkowicie zużyty przez tworzenie krzemianów bogatych w magnez lub żelazo, nie pozostawiając żadnego z nich, tworząc krzemionkę.
„Nie wiedzieliśmy, który model jest odpowiedni, a który nie, ponieważ modele miały tak wiele parametrów” - powiedział Pierre Haenecour, absolwent nauk o Ziemi i planetarnych na Uniwersytecie Waszyngtońskim i pierwszy autor w artykule opublikowanym w numer 1 maja Astrophysical Journal Letters.
Pod kierunkiem profesora fizyki dr Christine Floss, która znalazła niektóre z pierwszych ziaren krzemionki w meteorycie w 2009 roku, Haenecour zbadał plastry prymitywnego meteorytu sprowadzonego z Antarktydy i zlokalizował pojedyncze ziarno krzemionki spośród 138 ziaren przedpolarnych. Ziarno, które znalazł, było bogate w tlen-18, co oznacza jego źródło z supernowej zapadającej się rdzenia.
Stwierdzając, że wraz z innym ziarnem krzemionki wzbogaconym w tlen, zidentyfikowanym w innym meteorycie przez doktoranta Xuchao Zhao, Haenecour i jego zespół postanowili dowiedzieć się, jak takie ziarna krzemionki mogą tworzyć się w zapadających się warstwach umierającej gwiazdy. Odkryli, że mogą odtworzyć wzbogacenie tlenem w dwa ziarna przez mieszanie niewielkich ilości materiału ze stref wewnętrznych bogatej w tlen gwiazdy i bogatej w tlen strefy helu / węgla z dużymi ilościami materiału z zewnętrznego wodoru koperta supernowej.
W rzeczywistości, powiedział Haenecour, mieszanie, które wytworzyło skład dwóch ziaren, było tak podobne, że ziarna mogły równie dobrze pochodzić z tej samej supernowej - być może tej samej, która wywołała rozpad chmury molekularnej, która utworzyła nasz Układ Słoneczny.
„To trochę tak, jak poznawanie tajemnic rodziny, która mieszkała w twoim domu w 1800 roku, badając cząsteczki kurzu, które pozostawili w pęknięciach na deskach podłogowych.”
Starożytne meteoryty, kilka mikroskopijnych ziaren piasku gwiezdnego i a los pracy laboratoryjnej… jest to najlepszy przykład kosmicznej medycyny sądowej!
Źródło: Washington University in St. Louis
