• Home
  • Chimica
  • Astronomia
  • Energia
  • Natura
  • Biologia
  • Fisica
  • Elettronica
  •  science >> Scienza >  >> Astronomia
    Scolpito dalla luce delle stelle:un meteorite testimone della nascita del sistema solare

    Simplettite cosmica nel meteorite Acfer 094. Credit:Ryan Ogliore , Laboratorio di Scienze Spaziali

    Nel 2011, gli scienziati hanno confermato un sospetto:c'era una spaccatura nel cosmo locale. I campioni del vento solare riportati sulla Terra dalla missione Genesis determinati in modo definitivo isotopi di ossigeno nel sole differiscono da quelli trovati sulla Terra, la luna e gli altri pianeti e satelliti del sistema solare.

    All'inizio della storia del sistema solare, il materiale che in seguito si sarebbe unito ai pianeti era stato colpito da una forte dose di luce ultravioletta, che può spiegare questa differenza. Da dove proviene? Sono emerse due teorie:o la luce ultravioletta proveniva dal nostro sole allora giovane, oppure proveniva da una grande stella vicina nel vivaio stellare del sole.

    Ora, ricercatori del laboratorio di Ryan Ogliore, assistente professore di fisica in Arts &Sciences presso la Washington University di St. Louis, hanno determinato chi era responsabile della scissione. Molto probabilmente è stata la luce di una stella massiccia morta da tempo a lasciare questa impressione sui corpi rocciosi del sistema solare. Lo studio è stato condotto da Lionel Vacher, assegnista di ricerca post-dottorato presso il Laboratorio di Scienze Spaziali del dipartimento di fisica.

    I loro risultati sono pubblicati sulla rivista Geochimica et Cosmochimica Acta .

    "Sapevamo di essere nati da polvere di stelle :questo è, la polvere creata da altre stelle nel nostro vicinato galattico faceva parte degli elementi costitutivi del sistema solare, " disse Ogliore.

    "Ma questo studio ha dimostrato che luce delle stelle ha avuto un profondo effetto anche sulle nostre origini".

    Piccola capsula del tempo

    Tutta quella profondità era racchiusa in soli 85 grammi di roccia, un pezzo di un asteroide trovato come meteorite in Algeria nel 1990, chiamato Acfer 094. Asteroidi e pianeti formati dallo stesso materiale presolare, ma sono stati influenzati da diversi processi naturali. Gli elementi costitutivi rocciosi che si unirono per formare asteroidi e pianeti furono rotti e martoriati; vaporizzato e ricombinato; e compresso e riscaldato. Ma l'asteroide da cui proviene Acfer 094 è riuscito a sopravvivere per 4,6 miliardi di anni per lo più incolume.

    "Questo è uno dei meteoriti più primitivi della nostra collezione, " Ha detto Vacher. "Non è stato riscaldato in modo significativo. Contiene regioni porose e minuscoli granelli che si sono formati attorno ad altre stelle. È un testimone affidabile della formazione del sistema solare".

    Acfer 094 è anche l'unico meteorite che contiene simplettite cosmica, un'intercrescita di ossido di ferro e solfuro di ferro con isotopi di ossigeno estremamente pesanti:una scoperta significativa.

    Il sole contiene circa il 6% in più dell'isotopo dell'ossigeno più leggero rispetto al resto del sistema solare. Ciò può essere spiegato dalla luce ultravioletta che brilla sui mattoni del sistema solare, scindendo selettivamente il monossido di carbonio nei suoi atomi costituenti. Questo processo crea anche un serbatoio di isotopi di ossigeno molto più pesanti. Fino alla simplettite cosmica, però, nessuno aveva trovato questa firma isotopica pesante in campioni di materiali del sistema solare.

    Con solo tre isotopi, però, il semplice ritrovamento degli isotopi dell'ossigeno pesante non è stato sufficiente per rispondere alla domanda sull'origine della luce. Spettri ultravioletti diversi avrebbero potuto creare lo stesso risultato.

    181-825 è uno dei proplyd luminosi - dischi protoplanetari - che si trova relativamente vicino alla stella più luminosa della nebulosa di Orione, Theta 1 Orionis C. Simile a una minuscola medusa, questo proplyde è circondato da un'onda d'urto causata dal vento stellare del massiccio Theta 1 Orionis C che interagisce con il gas nella nebulosa. Credito: Credito: NASA/ESA e L. Ricci [ESO].

    "È stato allora che Ryan ha avuto l'idea degli isotopi di zolfo, " ha detto Vacher.

    I quattro isotopi di zolfo lascerebbero i loro segni in diversi rapporti a seconda dello spettro della luce ultravioletta che ha irradiato il gas di idrogeno solforato nel sistema proto-solare. Una stella massiccia e una giovane stella simile al sole hanno diversi spettri ultravioletti.

    La simplettite cosmica si è formata quando i ghiacci dell'asteroide si sono sciolti e hanno reagito con piccoli pezzi di metallo ferro-nichel. Oltre all'ossigeno, la simplettite cosmica contiene zolfo nel solfuro di ferro. Se il suo ossigeno ha assistito a questo antico processo astrofisico, che ha portato agli isotopi dell'ossigeno pesante, forse lo ha fatto il suo zolfo, pure.

    "Abbiamo sviluppato un modello, " disse Ogliore. "Se avessi una stella massiccia, quali anomalie isotopiche si creerebbero? Che dire di un giovane, stella simile al sole? La precisione del modello dipende dai dati sperimentali. Fortunatamente, altri scienziati hanno fatto grandi esperimenti su cosa succede ai rapporti isotopici quando l'idrogeno solforato viene irradiato dalla luce ultravioletta".

    Le misurazioni degli isotopi di zolfo e ossigeno della simplettite cosmica in Acfer 094 si sono rivelate un'altra sfida. I grani, decine di micrometri e una miscela di minerali, richiedevano nuove tecniche su due diversi spettrometri di massa a ioni secondari in situ:il NanoSIMS nel dipartimento di fisica (con l'assistenza di Nan Liu, professore assistente di ricerca in fisica) e il 7f-GEO del Dipartimento di Scienze della Terra e dei Pianeti, anche in Arti e Scienze.

    Mettere insieme il puzzle

    Ha aiutato ad avere amici nelle scienze della terra e planetarie, in particolare David Fike, professore di scienze della terra e planetarie e direttore di Environmental Studies in Arts &Sciences, nonché direttore dell'International Center for Energy, Ambiente e Sostenibilità, e Clive Jones, ricercatore in scienze della terra e planetarie.

    "Sono esperti in misurazioni di isotopi di zolfo in situ ad alta precisione per la biogeochimica, " disse Ogliore. "Senza questa collaborazione, non avremmo raggiunto la precisione di cui avevamo bisogno per differenziare tra il giovane sole e gli scenari di stelle massicce".

    Le misurazioni dell'isotopo di zolfo della simplettite cosmica erano coerenti con l'irradiazione ultravioletta di una stella massiccia, ma non si adattava allo spettro UV del giovane sole. I risultati forniscono una prospettiva unica sull'ambiente astrofisico della nascita del sole 4,6 miliardi di anni fa. Le stelle massicce vicine erano probabilmente abbastanza vicine da influenzare la formazione del sistema solare. Una stella così massiccia nel cielo notturno sembrerebbe più luminosa della luna piena.

    Oggi, possiamo guardare i cieli e vedere una storia di origine simile svolgersi altrove nella galassia.

    "Vediamo sistemi planetari nascenti, chiamato proplyds, nella nebulosa di Orione che vengono fotoevaporate dalla luce ultravioletta delle vicine stelle massicce O e B, " ha detto Vacher.

    "Se i proplyd sono troppo vicini a queste stelle, possono essere fatti a pezzi, e i pianeti non si formano mai. Ora sappiamo che il nostro sistema solare alla sua nascita era abbastanza vicino da essere influenzato dalla luce di queste stelle, " ha detto. "Ma per fortuna, non troppo vicino." Questo lavoro è stato supportato dal McDonnell Center for Space Sciences della Washington University di St. Louis e dalla concessione della NASA NNX14AF22G.


    © Scienza https://it.scienceaq.com