W przestrzeni kosmicznej powstały pierwotnie tylko wodór i hel. Wszystkie inne ciężkie pierwiastki pojawiły się później, w wyniku reakcji termojądrowych w gwiazdach. Pierwiastki cięższe od żelaza powstają już tylko w wybuchach supernowych. Najcięższe zaś – ze zderzeń gwiazd neutronowych.  

Słońce i planety naszego układu powstały z obłoków wodoru i helu już z domieszką pierwiastków z kosmicznych katastrof. Okazuje się, że niektóre meteoryty mogą skrywać okruchy pierwotnej materii, z której powstało Słońce i planety naszego układu. Zespół Nan Liu, fizyczki z Washington University w St. Louis, opisuje w „Astrophysical Journal Letters” analizę takich okruchów (zwanych też ziarnami).  

Badacze wykorzystali najnowszą technikę spektrometrii, nazwaną NanoSIMS, by zmierzyć w takich meteorytach zawartość różnych izotopów (to odmiany pierwiastków, które różnią się liczbą neutronów w jądrze). Stosunek ilości różnych izotopów tego samego pierwiastka pozwala bowiem uchylić rąbka tajemnicy, skąd pochodzi. 

Historie sprzed powstania Słońca ukryte w okruchach meteorów 

– Ziarna pochodzące sprzed powstania Układu Słonecznego trafiły do meteorytów ponad 4,6 miliarda lat temu. Są jednak pokryte warstwą nowszego materiału pochodzącego już z naszego układu. Dzięki nowej, dokładniejszej technice, udało nam się zidentyfikować zanieczyszczenia i zdobyć prawdziwe ślady dawnych gwiazd – mówi Liu. 

Ziarna oczyszczano wiązkami jonów, które zrywały z ich powierzchni nowszy materiał. Im głębiej w mikroskopijne okruchy zaglądano, tym bardziej zmieniały się proporcje izotopów. To wskazuje na ich pozasłoneczne pochodzenie. – Nowe dane izotopowe z tego badania są szczególnie ciekawe dla astrofizyków takich jak ja. W szczególności tłumaczą różnice między składem materii pochodzącej sprzed powstania Układu Słonecznego, a tej, która powstała później – mówi Maurizio Busso z Uniwersytetu w Perugii, współautor pracy. 

Dlaczego nie wszystkie wyniki pomiarów zgadzają się z teorią? 

Z pomiarów wynika, że we wszystkich badanych ziarnach był początkowo obecny promieniotwórczy izotop glinu-26. Z teorii wynika, że rozpad tego pierwiastka (do magnezu-25) stanowi istotne źródło ciepła w procesie powstawania planet. Jednak badacze wskazują, że w analizowanych okruchach tego izotopu musiało być początkowo nawet stukrotnie więcej niż zakładają obecne teorie powstawania planet. To zagadka, którą trzeba będzie rozwiązać. 

Nie jedyna. Otóż niektóre z badanych okruchów wskazują na ich pochodzenie z tzw. gwiazd węglowych. W ich górnych warstwach węgiel łączy się z tlenem i azotem. Powstają tlenek węgla, cyjan i cyjanowodór. Skład izotopów w okruchach sugeruje, że gwiazdy te mogą mieć wyższe temperatury niż do tej pory przypuszczano. 

To zagadki, które będą musieli rozwikłać astrofizycy i fizycy jądrowi. – Im więcej dowiemy się o źródłach takich kosmicznych okruchów, tym więcej będziemy wiedzieć o historii kosmosu i gwiazd, z których pochodzą – komentuje Nan Liu. 

Źródła: Washington UniversityAstrophysical Journal Letters.