Me kõik oleme seda kuulnud: kui joote klaasi vett, on see vesi juba läbi paljude teiste inimeste seedetrakti olnud. Võib-olla Hunti Attila või Impaleri Vlad; võib-olla isegi Tyrannosaurus Rexi oma.
Noh, sama asi kehtib tähtede ja mateeria kohta. Kõik see, mida me siin Maa peal näeme, isegi meie enda keha, on läbinud vähemalt ühe tähesünni ja -tsükli, võib-olla ka rohkem. Aga mis tüüpi täht?
Just seda tahtis teada ETH Zürichi (Ecole polytechnique federale de Zurich) teadlaste meeskond.
Meie päikesesüsteemi lugu sai alguse umbes 4,5 miljardit aastat tagasi, kui varises kokku molekulaarpilv. Selle varisenud pilve keskpunktis jõudis Päike ellu tuumasünteesi käigus ja selle ümber tekkis gaasi- ja tolmuketas. Lõpuks moodustasid kõik meie päikesesüsteemi planeedid sellest protoplanetaarsest ketast.
Selle materjali ketta sees olid tolmuterad, mis olid moodustunud teatud teiste tähtede ümber. Need eriterad jaotati kogu ketta vahel ebaühtlaselt, nagu sool ja pipar, ütles ETH Zürichi geokeemia ja petroloogia instituudi professor Maria Schönbächler. Päikesesüsteemi planeetide moodustumisel sisaldas igaüks oma gaasi ja tolmu segu ning neid erilisi teri.
Mõõtemeetodite areng võimaldab teadlastel tuvastada planeetidest moodustunud materjali ja teha kindlaks selle päritolu. See kõik taandub isotoopidele. Isotoop on antud elemendi aatom, mille tuumas on sama arv prootoneid, kuid erinev arv neutroneid. Näiteks on erinevaid süsiniku isotoope, näiteks C13 ja C14. Kui kõigil süsiniku isotoopidel on 6 prootonit, siis C13 on 7 neutronit, C14 aga 8 neutronit.
Erinevate isotoopide segu planeedil - mitte ainult süsiniku, vaid ka muude elementide - on nagu sõrmejälg. Ja see sõrmejälg võib teadlastele öelda palju keha päritolu kohta.
"Stardustil on tõesti äärmuslikud, ainulaadsed sõrmejäljed - ja kuna see oli protoplaneetilise ketta kaudu ebaühtlaselt jaotunud, sai iga planeet ja iga asteroid selle moodustamisel oma sõrmejälje," ütles Schönböchler pressiteates.
Aastate jooksul on teadlased uurinud neid sõrmejälgi Maal ja meteoriitides. Võrdlus nende kahe vahel näitab, kui kaua surnud punased hiiglaslikud tähed on aidanud kaasa Maa moodustamisele ja kõigele sellele. Sealhulgas meid.
Teadlased on suutnud neid isotoopilisi anomaaliaid Maa ja meteoriitide vahel võrrelda üha rohkemate elementide osas. Schönböchler ja teised uue uuringu taga olevad teadlased uurisid meteoriite, mis olid osa ammu hävitatud asteroidide tuumast. Nad on keskendunud pallaadiumile.
Teiste teadlaste varasemates uuringutes on uuritud isotoopide suhet muude elementide, näiteks ruteeniumi ja molübdeeni suhtes, mis on perioodilise tabeli pallaadiumi naabrid. Need varasemad tulemused võimaldasid Schönböchleri meeskonnal ennustada, mida nad pallaadiumi isotoopide otsimisel leiaksid.
Nad ootasid sarnaseid koguseid pallaadiumi, kuid said üllatuse.
"Meteoriidid sisaldasid oodatust palju väiksemaid pallaadiumi anomaaliaid," ütleb Bristoli ülikooli järeldoktor Mattias Ek, kes tegi isotoobi mõõtmisi ETH-is doktoriuuringute ajal.
Oma töös tutvustab meeskond nende tulemuste selgitamiseks uut mudelit. Paber kannab pealkirja “s-protsessi isotoopide heterogeensus päikese protoplanetaarses ketas. ” See avaldati ajakirjas Nature Astronomy 9. detsembril 2019. Juhiautor on Mattias Ek.
Nende mudel näitab, et kuigi kõik meie Päikesesüsteemis loodi tähtkujust, aitas Maale kõige rohkem ühte tüüpi tähti: punaseid hiiglasi või asümptootilisi hiiglaslike harude (AGB) tähti. Need on tähed meie Päikesega samas massivahemikus, mis vesiniku ammendumisel muutuvad punasteks hiiglasteks. Meie enda Päikesest saab üks neist umbes 4 või 5 miljardi aasta pärast.
Need tähed sünteesivad osana oma lõppseisundist elemente nn s-protsessis. S-protsess ehk aeglane neutronide püüdmise protsess loob selliseid elemente nagu pallaadium ja tema naabrid perioodilise tabeli ruuteeniumi ja molübdeeni. Huvitaval kombel loob s-protsess need elemendid raudtuumade seemnetega, mis ise olid loodud varasemate tähtede põlvkondade supernoovades.
“Pallaadium on teistest mõõdetud elementidest pisut lenduvam. Selle tagajärjel kondenseerus nende tähtede ümber vähem tolmu ja seetõttu on meie uuritud meteoriitides vähem stardist pallaadiumi, ”räägib Ek.
Punastest hiiglastest on Maa meigis rohkem materjali kui Marsil või asteroidides nagu Vesta meie Päikesesüsteemis. Väline piirkond sisaldab rohkem supernoovade materjali. Meeskond ütleb, et nad saavad selgitada, miks see nii on.
"Kui planeedid tekkisid, olid Päikesele lähemal olevad temperatuurid väga kõrged," selgitab Schönbächler. Mõned tolmuterad olid ebastabiilsemad kui teised, sealhulgas jäiste koorikutega terad. See tüüp hävis Päikesesiseses Päikesesüsteemis. Kuid punaste hiiglaste stardust oli stabiilsem ja see oli hävitamisele vastu, seega on see kontsentreeritum päikese lähedal. Autorid väidavad, et ka supernoova plahvatuste tolm aurustub kiiremini, kuna see on väiksem. Nii et seda on sisemises Päikesesüsteemis ja Maa peal vähem.
"See võimaldab meil selgitada, miks on Maal punaste hiidtähtede stardust kõige rohkem rikastatud, võrreldes teiste päikesesüsteemi kehadega," räägib Schönbächler.
Veel:
- Pressiteade: Stardust punastest hiiglastest
- Uurimisdokument:s-protsessi isotoopide heterogeensus päikese protoplanetaarses ketas
- Kosmoseajakiri: Uus uuring heidab valgust sellele, kuidas tekkisid Maa ja Mars
