Uddøde atom afslører solsystemets længe bevarede hemmeligheder

Ved at bruge det uddøde niobium-92 atom, ETH-forskere har været i stand til at datere begivenheder i det tidlige solsystem med større præcision end tidligere. Undersøgelsen konkluderer, at supernovaeksplosioner må have fundet sted i vores sols fødselsmiljø.

Hvis et atom i et kemisk grundstof har et overskud af protoner eller neutroner, det bliver ustabilt. Det vil afgive disse yderligere partikler som gammastråling, indtil det bliver stabilt igen. En sådan ustabil isotop er niobium-92 ( ⁹² NB), som eksperter også omtaler som et radionuklid. Dens halveringstid på 37 millioner år er relativt kort, så det uddøde kort efter dannelsen af ​​solsystemet. I dag, kun dens stabile datterisotop, zirconium-92 ( ⁹² Zr), vidner om eksistensen af ⁹² NB.

Alligevel har forskere fortsat med at gøre brug af det uddøde radionuklid i form af ⁹² NB- ⁹² Zr kronometer, hvormed de kan datere begivenheder, der fandt sted i det tidlige solsystem for omkring 4,57 milliarder år siden.

Brug af ⁹² NB- ⁹² Zr kronometer har hidtil været begrænset af mangel på præcise oplysninger vedrørende mængden af ⁹² Nb der var til stede ved solsystemets fødsel. Dette kompromitterer dets brug til datering og bestemmelse af produktionen af ​​disse radionuklider i stjernemiljøer.

Meteoritter holder nøglen til den fjerne fortid

Nu har et forskerhold fra ETH Zürich og Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) forbedret dette kronometer betydeligt. Forskerne opnåede denne forbedring ved hjælp af et smart trick:de genfandt sjældne zirkon- og rutilmineraler fra meteoritter, der var fragmenter af protoplaneten Vesta. Disse mineraler anses for at være de bedst egnede til bestemmelse ⁹² NB, fordi de giver præcise beviser for, hvor almindeligt ⁹² Nb var på tidspunktet for meteorittens dannelse. Derefter, med uran-bly-dateringsteknikken (uranatomer, der henfalder til bly), holdet beregnede, hvor rigeligt ⁹² Nb var på det tidspunkt solsystemets dannelse. Ved at kombinere de to metoder, det lykkedes forskerne at forbedre præcisionen af ​​de ⁹² NB- ⁹² Zr kronometer.

"Dette forbedrede kronometer er således et kraftfuldt værktøj til at give præcise aldre for dannelsen og udviklingen af ​​asteroider og planeter - begivenheder, der skete i de første titusinder af år efter dannelsen af ​​solsystemet, " siger Maria Schönbächler, Professor ved Institut for Geokemi og Petrologi ved ETH Zürich, der ledede undersøgelsen.

Supernovaer frigiver niobium-92

Nu hvor forskerne ved mere præcist, hvor rigeligt ⁹² Nb var i begyndelsen af ​​vores solsystem, de kan afgøre mere præcist, hvor disse atomer blev dannet, og hvor det materiale, der udgør vores sol og planeterne, stammer fra.

Forskerholdets nye model tyder på, at det indre solsystem, med de jordiske planeter Jorden og Mars, er i høj grad påvirket af materiale udsendt af Type Ia supernovaer i vores Mælkevejs galakse. I sådanne stjerneeksplosioner, to kredsende stjerner interagerer med hinanden, før de eksploderer og frigiver stjernemateriale. I modsætning, det ydre solsystem blev primært fodret af en kerne-kollaps-supernova - sandsynligvis i den stjerneskole, hvor vores sol blev født -, hvor en massiv stjerne kollapsede ind i sig selv og eksploderede voldsomt.