Mēs visi to esam dzirdējuši: kad jūs dzerat glāzi ūdens, tas jau ir bijis cauri ķekaram citu cilvēku gremošanas trakta. Varbūt Attila Huna vai Vlads Impalers; varbūt pat Tyrannosaurus Rex’s.
Tas pats attiecas uz zvaigznēm un matēriju. Viss jautājums, ko mēs redzam ap mums šeit uz Zemes, pat mūsu pašu ķermeņi, ir izgājuši vismaz vienu zvaigžņu dzimšanas un nāves ciklu, varbūt vairāk. Bet kāda veida zvaigzne?
To gribēja zināt ETH Cīrihes (Cīrihes Ecole polytechnique federale de Cīrihes) pētnieku komanda.
Stāsts par mūsu Saules sistēmu sākās apmēram pirms 4,5 miljardiem gadu, kad sabruka molekulārais mākonis. Šī sabrukušā mākoņa centrā Saule atdzīvojās saplūstot un ap to izveidojās gāzes un putekļu disks. Galu galā visas planētas mūsu Saules sistēmā veidojās no šī protoplanetārā diska.
Šajā materiāla diskā bija putekļu graudi, kas bija izveidojušies ap noteiktām citām zvaigznēm. Šie īpašie graudi visā diskā tika sadalīti nevienmērīgi, “līdzīgi kā sāls un pipari”, saka Maria Schönbächler, ETH Cīrihes Ģeoķīmijas un petroloģijas institūta profesore. Veidojoties Saules sistēmas planētām, katrā no tām bija savs gāzes un putekļu maisījums, kā arī šie īpašie graudi.
Mērīšanas tehnikas sasniegumi ļauj zinātniekiem atklāt materiālu, no kura veidojas planētas, un noteikt tā izcelsmi. Tas viss attiecas uz izotopiem. Izotops ir dota elementa atoms, kura kodolā ir vienāds protonu skaits, bet atšķirīgs neitronu skaits. Piemēram, ir dažādi oglekļa izotopi, piemēram, C13 un C14. Kamēr visiem oglekļa izotopiem ir 6 protoni, C13 ir 7 neitroni, bet C14 ir 8 neitroni.
Dažādu planētas izotopu sajaukums - ne tikai oglekļa, bet arī citu elementu - ir kā pirkstu nospiedums. Un šis pirkstu nospiedums zinātniekiem var daudz pateikt par ķermeņa izcelsmi.
“Stardust ir patiesi ekstrēmi unikāli pirkstu nospiedumi - un tāpēc, ka tas bija nevienmērīgi izkliedēts caur protoplanētisko disku, katra planēta un katrs asteroīds, veidojot to, ieguva savu pirkstu nospiedumu,” paziņojumā presei sacīja Šēnbīlers.
Gadu gaitā zinātnieki ir pētījuši šos pirkstu nospiedumus uz Zemes un meteorītos. Salīdzinājums starp abiem atklāj, cik sen mirušās sarkanās milzu zvaigznes ir devušas ieguldījumu Zemes un visa tā veidošanā. Ieskaitot mūs.
Zinātnieki ir spējuši salīdzināt šīs izotopu anomālijas starp Zemi un meteorītiem, lai iegūtu vairāk un vairāk elementu. Šēnbīlers un citi zinātnieki, kas veica jaunu pētījumu, pēta meteorītus, kas bija sen iznīcinātu asteroīdu kodolu daļa. Viņi ir koncentrējušies uz palādija elementu.
Iepriekšējie citu zinātnieku pētījumi ir pārbaudījuši citu elementu izotopu attiecības, piemēram, rutēniju un molibdēnu, kas ir palādija kaimiņi periodiskajā tabulā. Šie iepriekšējie rezultāti ļāva Schönböchler komandai paredzēt, ko viņi atradīs, meklējot pallādija izotopus.
Viņi gaidīja līdzīgu daudzumu pallādija, bet saņēma pārsteigumu.
“Meteorītos bija daudz mazākas palādija anomālijas, nekā tika gaidīts,” saka Matiass Eks, Bristoles universitātes postdoktors, kurš veica izotopu mērījumus doktorantūras pētījumu laikā ETH.
Savā rakstā komanda iepazīstina ar jaunu modeli, lai izskaidrotu šos rezultātus. Darba nosaukums ir “s-procesu izotopu neviendabīgums saules protoplanetārajā diskā. ” Tas tika publicēts žurnālā Nature Astronomy 2019. gada 9. decembrī. Galvenais autors ir Mattias Ek.
Viņu modelis rāda, ka, kaut arī viss mūsu Saules sistēmā tika izveidots no stardust, viens zvaigžņu tips Zemei deva vislielāko labumu: sarkanie milži vai asimptotiskas milzu zaru (AGB) zvaigznes. Tās ir zvaigznes tajā pašā masu diapazonā kā mūsu Saule, kuras izplešas sarkanos milžos, kad noārda ūdeņradi. Mūsu pašu saule kļūs par vienu no tām apmēram 4 vai 5 miljardu gadu laikā.
Savā gala stāvoklī šīs zvaigznes sintezē elementus tā dēvētajā s procesā. S process jeb lēnais neitronu uztveršanas process rada tādus elementus kā pallādijs un tā kaimiņus periodiskajā tabulā, rutēnijs un molibdēns. Interesanti, ka s process rada šos elementus ar dzelzs kodolu sēklām, kuras pašas tika izveidotas supernovās iepriekšējās zvaigžņu paaudzēs.
“Palādijs ir nedaudz gaistošāks par citiem izmērītajiem elementiem. Tā rezultātā mazāk no tā kondensējas putekļos ap šīm zvaigznēm, un tāpēc meteorītos, ko mēs pētījām, ir mazāk pallādija no stardust, ”saka Eks.
Zemes kosmētikā ir vairāk sarkano milžu materiālu nekā Marsā vai asteroīdos, piemēram, Vesta, mūsu Saules sistēmā. Ārējā reģionā ir vairāk materiālu no supernovām. Komanda saka, ka viņi var izskaidrot, kāpēc tas tā ir.
“Kad veidojās planētas, temperatūra, kas tuvāk Saulei, bija ļoti augsta,” skaidro Šēnhālers. Daži putekļu graudi bija nestabilāki nekā citi, ieskaitot tos, kuriem bija ledus garoziņa. Šis tips tika iznīcināts iekšējā Saules sistēmā, netālu no Saules. Bet sarkano milžu izspiestā zvaigzne bija stabilāka un pretojās iznīcībai, tāpēc tā ir vairāk koncentrēta tuvu Saulei. Autori saka, ka arī supernovas sprādzienu putekļiem ir tendence ātrāk iztvaikot, jo tie ir mazāki. Tātad iekšējā Saules sistēmā un uz Zemes to ir mazāk.
"Tas ļauj mums izskaidrot, kāpēc Zemei ir vislielākā sarkano milzu zvaigznīšu starojuma bagātināšanās salīdzinājumā ar citiem Saules sistēmas ķermeņiem," saka Šēnhālers.
Vairāk:
- Preses relīze: Stardust no sarkanajiem milžiem
- Pētniecības dokuments:s-procesu izotopu neviendabīgums saules protoplanetārajā diskā
- Žurnāls “Space”: Jauns pētījums atklāj, kā veidojusies zeme un Marss
