Stjernestøv fra røde kæmper

Noget af Jordens byggemateriale var stjernestøv fra røde kæmper, forskere fra ETH Zürich har etableret. De har også forklaret, hvorfor Jorden indeholder mere af dette stjernestøv end asteroiderne eller planeten Mars, som er længere væk fra solen.

For omkring 4,5 milliarder år siden, en interstellar molekylær sky kollapsede. I dets centrum, solen dannede sig; omkring det, en skive af gas og støv dukkede op, hvoraf Jorden og de andre planeter ville dannes. Dette grundigt blandede interstellare materiale omfattede eksotiske støvkorn:"Stjernestøv, der var dannet omkring andre sole, " forklarer Maria Schönbächler, en professor ved Institut for Geokemi og Petrologi ved ETH Zürich og medlem af NCCR PlanetS. Disse støvkorn udgjorde kun en lille procentdel af hele støvmassen og var ujævnt fordelt over skiven. "Stjernestøvet var som salt og peber, " siger geokemikeren. Da planeterne blev dannet, hver af dem endte med sin egen blanding.

Takket være ekstremt præcise måleteknikker, forskere er nu i stand til at opdage det stjernestøv, der var til stede ved fødslen af ​​vores solsystem. De undersøger specifikke kemiske grundstoffer og måler mængden af ​​forskellige isotoper - et givet grundstofs atomare smag, som alle deler det samme antal protoner i deres kerner, men varierer i antallet af neutroner.

"De variable proportioner af disse isotoper virker som et fingeraftryk, " siger Schönbächler. "Stardust har virkelig ekstrem, unikke fingeraftryk - og fordi det var spredt ujævnt gennem den protoplanetariske skive, hver planet og hver asteroide fik sit eget fingeraftryk, da den blev dannet."

Studerer palladium i meteoritter

I løbet af de sidste 10 år, forskere, der studerer stenprøver fra Jorden og meteoritter, har været i stand til at påvise disse såkaldte isotopiske anomalier for flere og flere grundstoffer. Schönbächler og hendes gruppe har kigget på meteoritter, der oprindeligt var en del af asteroidekerner, der blev ødelagt for lang tid siden, med fokus på grundstoffet palladium.

Andre hold havde allerede undersøgt naboelementer i det periodiske system, såsom molybdæn og ruthenium, så Schönbächlers team kunne forudsige, hvad deres palladiumresultater ville vise. Men deres laboratoriemålinger bekræftede ikke forudsigelserne. "Meteoritterne indeholdt langt mindre palladium-anomalier end forventet, siger Mattias Ek, postdoc ved University of Bristol, der lavede isotopmålingerne under sin doktorgradsforskning ved ETH.

Nu, forskerne har fundet frem til en ny model til at forklare disse resultater, som de beretter i journalen Natur astronomi . De hævder, at stjernestøv hovedsageligt bestod af materiale, der blev produceret i røde kæmpestjerner. Det er aldrende stjerner, der udvider sig, fordi de har opbrugt brændstoffet i deres kerne. Vores sol, også, vil blive en rød kæmpe 4 eller 5 milliarder år fra nu.

I disse stjerner, tunge grundstoffer såsom molybdæn og palladium blev produceret ved det, der er kendt som den langsomme neutronindfangningsproces. "Palladium er lidt mere flygtigt end de andre målte grundstoffer. Som følge heraf mindre af det kondenserede til støv omkring disse stjerner, og derfor er der mindre palladium fra stjernestøv i de meteoritter, vi studerede, " siger Ek.

ETH-forskerne har også en plausibel forklaring på et andet stjernestøv-puslespil:den højere overflod af materiale fra røde kæmper på Jorden sammenlignet med Mars eller Vesta eller andre asteroider længere ude i solsystemet. Denne ydre region oplevede en ophobning af materiale fra supernovaeksplosioner.

"Da planeterne blev dannet, temperaturer tættere på solen var meget høje, " forklarer Schönbächler. Dette forårsagede ustabile støvkorn, for eksempel, dem med en iskold skorpe, at fordampe. Det interstellare materiale indeholdt mere af denne slags støv, der blev ødelagt tæt på solen, hvorimod stjernestøv fra røde kæmper var mindre udsat for ødelæggelse og derfor koncentrerede sig der. Det er tænkeligt, at støv, der stammer fra supernovaeksplosioner, også fordamper lettere, da den er noget mindre. "Dette giver os mulighed for at forklare, hvorfor Jorden har den største berigelse af stjernestøv fra røde kæmpestjerner sammenlignet med andre kroppe i solsystemet, " siger Schönbächler.