כולנו שמענו את זה: כשאתה שותה כוס מים, המים כבר עברו חבורה של דרכי העיכול של אנשים אחרים. אולי זה של אטילה הכלב או של ולאד המתחזה; אולי אפילו טירנוזאורוס רקס.
ובכן, אותו הדבר נכון גם לגבי כוכבים וחומר. כל העניין שאנחנו רואים סביבנו כאן על כדור הארץ, אפילו גופנו שלנו, עבר לפחות מחזור אחד של לידה ומוות מהממים, אולי יותר. אבל איזה סוג של כוכב?
זה מה שצוות חוקרים ב- ETH ציריך (Ecole polytechnique federale de Zurich) רצה לדעת.
סיפור מערכת השמש שלנו התחיל לפני כ -4.5 מיליארד שנה כשענן מולקולרי קרס. במרכז אותה ענן שהתמוטט השמש התעוררה בפרץ של איחוי, ודיסק של גז ואבק נוצר סביבו. בסופו של דבר, כל כוכבי הלכת במערכת השמש שלנו נוצרו מאותו דיסק פרוט-פלנטרי.
בתוך אותו דיסק של חומר היו גרגרי אבק שהתגבשו סביב כוכבים אחרים מסוימים. הדגנים המיוחדים הללו הופצו בצורה לא אחידה בכל הדיסק, "כמו מלח ופלפל", לדברי מריה שונבולר, פרופסור במכון לגיאוכימיה ופטרולוגיה ב- ETH ציריך. כאשר נוצרו כוכבי הלכת של מערכת השמש, כל אחד הכיל תערובת משלו של גז ואבק, ושל אותם דגנים מיוחדים.
ההתקדמות בטכניקות המדידה מאפשרת למדענים לאתר את החומר ממנו נוצרו כוכבי הלכת ולקבוע את מקורם. הכל מסתכם באיזוטופים. איזוטופ הוא אטום של יסוד נתון עם אותו מספר פרוטונים בגרעין שלו, אך מספר שונה של נויטרונים. לדוגמה, ישנם איזוטופים שונים של פחמן, כמו C13 ו- C14. בעוד שלכל איזוטופי הפחמן יש 6 פרוטונים, ל- C13 יש 7 נויטרונים ואילו ל- C14 8 נויטרונים.
התערובת של איזוטופים שונים בכוכב לכת - לא רק מפחמן אלא גם של יסודות אחרים - היא כמו טביעת אצבע. ואותו טביעת אצבע יכולה לספר הרבה למדענים על מקורו של גוף.
"לסטארדאוסט יש טביעות אצבעות קיצוניות וייחודיות באמת - ומכיוון שהיא התפשטה בצורה לא אחידה דרך הדיסק הפרוטופלאטרי, כל כוכב לכת וכל אסטרואיד קיבלו טביעת אצבע משלו כשהוא נוצר," אמר שונבלשלר בהודעה לעיתונות.
לאורך השנים חוקרים חקרו את טביעות האצבע הללו על כדור הארץ ובמטאוריטים. ההשוואה בין השניים חושפת עד כמה כוכבי ענק אדומים מתים תרמו חומר להיווצרות כדור הארץ ולכל מה שיש בו. כולל אותנו.
מדענים הצליחו להשוות בין חריגות איזוטופיות אלה בין כדור הארץ למטאוריטים יותר ויותר יסודות. שונבלשלר והמדענים האחרים שעומדים מאחורי מחקר חדש בדקו מטאוריטים שהיו חלק מליבת האסטרואידים שנהרסו מזמן. הם התמקדו בפלדיום האלמנט.
מחקרים קודמים של מדענים אחרים בדקו יחסי איזוטופ לאלמנטים אחרים, כמו רותניום ומוליבדן, שהם שכניהם של פלדיום בטבלה המחזורית. אותן תוצאות קודמות אפשרו לצוות של שונבלר לחזות מה הם ימצאו כשיחפשו איזוטופים של פלדיום.
הם ציפו לכמויות דומות של פלדיום אך הפתיעו.
"המטאוריטים הכילו חריגות פלדיום קטנות בהרבה מהצפוי", אומר מתיאס אק, פוסט דוק באוניברסיטת בריסטול, שערך את מדידות האיזוטופ במהלך מחקר הדוקטורט שלו ב- ETH.
במסגרת עבודתם הצוות מציג מודל חדש שיסביר את התוצאות הללו. העיתון נקרא "מקורו שלs- הטרוגניות של איזוטופ מעבד בדיסק הפרוט-פלנטרי הסולארי. " הוא פורסם בכתב העת Nature Astronomy ב- 9 בדצמבר, 2019. הסופר הראשי הוא מתיאס אק.
המודל שלהם מראה שלמרות שהכל במערכת השמש שלנו נוצר מכוכבי ברזל, סוג אחד של כוכב תרם הכי הרבה לכדור הארץ: ענקים אדומים, או כוכבי ענף ענק אסימפטוטי (AGB). אלה כוכבים באותו טווח מסה כמו השמש שלנו שמתרחבים לענקים אדומים כשהם מתכלים במימן. השמש שלנו תהפוך לאחת מהן בעוד כ -4 או 5 מיליארד שנים.
כחלק ממצב הסיום שלהם, הכוכבים הללו מסנתזים אלמנטים במה שמכונה תהליך s. תהליך ה- s, או תהליך לכידת הנויטרונים האיטי, יוצר אלמנטים כמו פלדיום, ושכניו על השולחן המחזור, רותניום ומוליבדן. בנימה מעניינת, תהליך ה- s יוצר אלמנטים אלה עם זרעים של גרעיני ברזל, אשר עצמם נוצרו בסופרנובות בדורות קודמים של כוכבים.
"פלדיום הוא מעט יותר נדיף משאר האלמנטים שנמדדו. כתוצאה מכך, פחות ממנו התעבה לאבק סביב הכוכבים הללו, ולכן יש פחות פלדיום מכוכבי הסביבה במטאוריטים שלמדנו, "אומר אק.
קיימת שפע גדול יותר של חומרים מענקיות אדומות באיפור כדור הארץ מאשר במאדים, או באסטרואידים כמו וסטה יותר במערכת השמש שלנו. האזור החיצוני מכיל יותר חומר מסופרנובות. הצוות אומר שהם יכולים להסביר מדוע זה.
"כאשר נוצרו כוכבי הלכת, הטמפרטורות הקרובות יותר לשמש היו גבוהות מאוד", מסביר שונבולר. חלק מגרגרי האבק לא היו יציבים יותר מאחרים, כולל אלה עם קרום קרח. סוג זה נהרס במערכת השמש הפנימית, קרוב לשמש. אבל הבהמה מצד ענקים אדומים הייתה יציבה יותר והתנגדה להרס, כך שהיא מרוכזת יותר קרוב לשמש. החוקרים אומרים כי אבק מפיצוצים של סופרנובה נוטה להתנדף מהר יותר מאז שהוא קטן יותר. אז יש פחות מזה במערכת השמש הפנימית, וכדור הארץ.
"זה מאפשר לנו להסביר מדוע לכדור הארץ יש את ההעשרה הגדולה ביותר של סיבולת הכוכבים מכוכבי ענק אדומים בהשוואה לגופים אחרים במערכת השמש," אומר שונבאקלר.
יותר:
- הודעה לעיתונות: סטרסטוסט מצד ענקים אדומים
- נייר מחקר: מקורו שלs- ייצור הטרוגניות איזוטופית בדיסק הפרוט-פלנטרי הסולארי
- מגזין החלל: מחקר חדש שופך אור על התהוות כדור הארץ ומאדים
