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La polvere di stelle non è magica, ma potrebbe dirci da dove viene l'acqua della Terra

• 2024

Quindi forse la polvere di stelle non è luccichio cosmico con poteri soprannaturali, ma ha il suo tipo di magia quando si tratta di dirci cose che altrimenti non sapremmo mai sul primo sistema solare.

Come la Terra abbia ottenuto la sua acqua è stata per anni una domanda che incombe sulle teste degli scienziati. Ora diversi isotopi in un nuovo tipo di polvere di stelle presolari è stato trovato nel meteorite Allende, caduto sulla terra nel 1969. Il cosmochimico François L. H. Tissot del CalTech, che ha condotto uno studio recentemente pubblicato su Science Advances, e il suo team hanno scoperto che una polvere di isotopi si è formata attraverso un misterioso processo. L'altro potrebbe cambiare il modo in cui vediamo le origini della Terra e persino dell'universo.

Stronzio-87 (che significa 87 neutroni) è l'isotopo che può portarci indietro nel tempo fino a quando la Terra ha avuto la sua acqua. Tissot e il suo team hanno scoperto che i granelli di polvere di stelle nel meteorite contengono questo isotopo, che è un sottoprodotto di rubidio-87 decadimento. La quantità di entrambi questi isotopi nel meteorite potrebbe dirci se la Terra si è formata come un pianeta secco o se una volta aveva più acqua che alla fine ha perso.

C'è molto rubidio-87 nel sistema solare perché è prodotto da altri processi nucleosintetici, che sono i principali contributori alla composizione del sistema solare, ha detto Tissot a SYFY WIRE.

Siamo forme di vita a base di carbonio. Le molecole organiche che compongono tutto, dagli esseri umani alle piante, devono contenere carbonio. L'isotopo radioattivo carbonio-14 può essere utilizzato per datare mummie e altri oggetti antichi sulla Terra in cui si trovano questi elementi organici, perché la sua emivita, o il tempo necessario per metà di esso per decadere, è di circa 5.700 anni. Confrontalo con l'emivita di 49 miliardi di anni del rubidio-87. Questo spiega perché Rb-87 può essere utilizzato per datare gli oggetti più antichi del sistema solare e forse dell'universo.

Poiché Rb-87 è un volatile, o una sostanza che evapora facilmente in gas, anche a basse temperature, anche gli oggetti del sistema solare che sono ricchi di altri volatili hanno grandi quantità di questo isotopo. Qui è dove diventa interessante. Si ritiene che anche gli oggetti del sistema solare contenenti acqua, uno dei volatili che si trovano spesso con Rb-87, si siano formati molto più lontano. Ai margini del sistema solare, le temperature possono scendere abbastanza da non far evaporare il rubidio. meteoriti con notevoli quantità di acqua probabilmente formata lontano dalla Terra.

Un pezzo del meteorite Allende (estrema sinistra). Credito: NASA/Johnson Space Flight Center

La maggior parte di ciò che sappiamo suggerisce che la Terra si sia accresciuta senza molta acqua e rubidio, ha detto Tissot. Se c'era dell'acqua e dell'Rb che sono andati persi è ciò che stiamo lavorando per chiarire in seguito.

I meteoriti primordiali potrebbero essere fatti degli stessi materiali che si sono accumulati per formare il nostro pianeta agli albori del sistema solare. Poiché il rubidio-87 decade in stronzio-87, è possibile avere un'idea di come l'età di un meteorite che potrebbe aver portato acqua sul nostro pianeta. Il rapporto terrestre tra rubidio e stronzio è dieci volte inferiore a quello dei meteoriti ricchi di acqua. Ciò potrebbe aver significato che la Terra si è accresciuta da materiali relativamente secchi a basso contenuto di acqua e rubidio, o da materiali ricchi di acqua che alla fine ha perso per qualche motivo.

Diciamo che la Terra è iniziata traboccante di acqua e rubidio. Ci sarebbe stato molto più Sr-87 prodotto dal decadimento del rubidio che se la Terra fosse iniziata priva di acqua e di altri volatili. La sua composizione sarebbe simile a quella dei meteoriti senza molti volatili, e anche alle inclusioni ricche di calcio e alluminio (CAI) in quei meteoriti. I CAI risalgono, molto indietro, fino a 4.567 miliardi di anni. Facevano anche parte dei primi oggetti che iniziarono a formarsi in quella che una volta era la nebulosa solare e possono rivelare di più sulla formazione di stelle e pianeti. accedere stronzio-84 , il motivo per cui Tissot pensa che questa polvere di stelle sia diversa da qualsiasi altra cosa nel sistema solare.

La firma che abbiamo trovato era così esotica a causa della sua composizione isotopica, ha detto. Conteneva fino all'8% in più di Sr-84 rispetto a tutti gli altri materiali conosciuti del sistema solare (in cui la quantità di Sr-84 tra i campioni varia al massimo dello 0,02%). Le firme che abbiamo trovato sono quindi due ordini di grandezza più grandi degli effetti osservati in precedenza.

I livelli insolitamente alti di CAI e un altro isotopo di stronzio, lo stronzio-84, nel meteorite Allende, hanno per sempre confuso gli scienziati sul fatto che la Terra si sia formata con o senza molta acqua. Sr-84 è prodotto da a nucleosintetici processo non si sa molto. Questo processo, noto come p-processo , potrebbe far saltare in aria il lontano passato se può essere finalmente compreso. I granelli di polvere di stelle nel meteorite Allende probabilmente contengono Sr-84 nella sua forma pura, il che potrebbe almeno dirci qualcosa di più sul misterioso processo p.

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I tipi di stelle in cui si verifica il processo p rimangono sconosciuti e poiché ci sono stati pochi dati con cui testare i modelli, capire come funziona è stato quasi impossibile. Il meteorite Allende ha almeno aperto un portale nel passato con l'Sr-84 che si pensa derivi dal processo p.

Ora che sappiamo che esiste una fase di trasporto del processo p, stiamo lavorando per identificarla fisicamente, piuttosto che per l'identificazione chimica che abbiamo fatto in questo studio, per saperne di più sulla sua mineralogia e composizione, ha detto Tissot. Questo aiuterà a capire quali altri elementi vengono prodotti insieme a Sr-84 durante il processo p.

Quindi la polvere di stelle ha davvero dei poteri, ma non quelli che ti saresti aspettato.