Науковці з Федеральної вищої технічної школи Цюриха (ETH Zurich) з’ясували, що деяка частина речовини з якої сформована Земля була утворена червоними гігантами. Вони також пояснили, чому на Землі міститься більше цього зоряного пилу, ніж в астероїдах чи в речовині Марса, які лежать далі від Сонця.
Близько 4,5 мільярда років тому міжзоряна молекулярна хмара почала стискатися. В її центрі утворилося Сонце, а з газопилового диску, що був навколо нього, сформувалися Земля та інші планети. Ця ретельно змішана міжзоряна речовина містила екзотичні зерна пилу.
Це був «Зоряний пил, який утворився навколо інших зір», — пояснила Марія Шьонбахлер (Maria Schönbächler), професор Інституту геохімії та петрології ETH Цюриха і дослідник NCCR PlanetS (National Centre of Competence in Research PlanetS). Ці зерна пилу становили лише невеликий відсоток всієї маси пилу й були розподілені нерівномірно по всьому диску. «Зоряний пил був чимось на кшталт солі й перцю до страви», — сказала геохімік. У міру формування планет кожна з них отримала свою суміш.
Завдяки надзвичайно точним методам вимірювання, науковці тепер можуть виявити зоряний пил, який був присутній при народженні Сонячної системи. Вони вивчають конкретні хімічні елементи і вимірюють велику кількість різних ізотопів — різновидів елемента, що мають однакову кількість протонів у своїх ядрах, але різняться за кількістю нейтронів.
«Змінні пропорції цих ізотопів відіграють роль, що й відбитки пальців», — зазначила Шьонбахлер. «Зоряний пил має незвичайну й унікальну кількість ізотопів і тому, що він був розподілений нерівномірно у протопланетному диску, кожна планета і кожен астероїд отримали свій “відбиток пальців”, коли вони формувалися».
Червоний гігант (належить до зір, які на діаграмі Герцшпрунга—Рассела містяться в ділянці під назвою асимптотичне відгалуження гігантів — asymptotic giant branch, AGB) виробляє важкі елементи, такі як молібден та паладій. З них утворюється пил (червоні квадрати), тоді як елементи на зразок кадмію та деяка частина паладію виділяються як газ. Вибухи наднових також приводять до утворення важких елементів та наповнення космічного простору пилом (сині трикутники) й газом. У міжзоряному середовищі пил від зір змішується з утвореними там зернами пилу. В тій частині газопилового диску, яка лежала ближче до молодого Сонця, зруйнувалися леткі зерна пилу. Натомість зоряний пил червоних гігантів, більш стійкий, ніж інший пил, а тому накопичувався в ділянці, ближчій до Сонця. Молодий Юпітер служив бар’єром, що перешкоджав змішуванню речовини з внутрішніх та віддалених районів. Фото з сайту https://phys.org.
За останні 10 років дослідники, що вивчають зразки гірських порід Землі та метеоритів, змогли виявити ці так звані ізотопні аномалії все більшої кількості елементів. Шьонбахлер та її група досліджували метеорити, які були частиною давно зруйнованих астероїдів, з акцентом на виявлення вмісту паладію.
Інші наукові групи вже досліджували сусідні елементи в періодичній таблиці, такі як молібден та рутеній, тому група Шьонбахлер могла передбачити, що покажуть їхні результати з паладію. Але їх лабораторні вимірювання не підтвердили прогнози. «У метеоритах виявлено набагато менші аномалії паладію, ніж очікували», — сказав Маттіас Ек, постдоктор в Брістольському університеті, який робив вимірювання ізотопів під час докторських досліджень в ETH.
Тепер науковці запропонували нову модель для пояснення цих результатів, як оприлюднив журнал Nature Astronomy. Вони стверджують, що зоряний пил складався головно з речовини, утвореної в зоря червоних гігантах. Це старі зорі, які розширюються, бо вичерпали паливо в своєму ядрі. Сонце теж стане червоним гігантом через 4 — 5 мільярдів років.
У цих зорях важкі елементи, такі як молібден та паладій, утворилися внаслідок процесу, що називається повільним захопленням нейтронів. «Паладій дещо більш леткий, ніж інші елементи, вміст яких визначали. Тому його було менше в складі пилу навколо цих зір, і тому в метеоритах, які ми вивчали, менше паладію зі зоряного пилу», — зауважив Ек.
Дослідники ETH також мають правдоподібне пояснення для ще однієї таємниці зоряного пилу: більша кількість речовини червоних гігантів на Землі порівняно з Марсом чи Вестою, або іншими астероїдами, що лежать далі в Сонячній системі. У цій зовнішній ділянці накопичувалася речовина від вибухів наднових.
«Коли формувалися планети, температура в околі близькому до Сонця була дуже високою», — пояснює Шьонбахлер. Це призвело до випаровування нестійких зерен пилу, наприклад, з крижаною оболонкою. Міжзоряна речовина містила більше такого пилу, який руйнувався поблизу Сонця. Натомість пил від червоних гігантів зазнавав меншого руйнування і, отже, накопичувався в цій ділянці планетної системи. Можливо, пил, що утворюється під час спалахів наднових, також випаровується легше, оскільки він дещо менший. «Це дає нам змогу пояснити, чому Земля має найбільший вміст зоряного пилу від червоних гігантів, як порівняти з іншими тілами Сонячної системи», — зазначила Шьонбахлер.
За інф. з сайту https://phys.org
