Исследователи из ETH в Цюрихе определили, что часть материи, из которой состоит Земля, происходит от красных гигантов. Ученым также удалось определить, почему Земля содержит больше этой звездной пыли, чем, например, астероиды или Марс, которые находятся дальше от Солнца.
Около 4,5 миллиардов лет назад межзвездное облако пыли и газа разрушилось. Солнце образовалось в центре, а вокруг него образовался газопылевой диск, который, в свою очередь, образовал Землю и другие планеты. Этот хорошо перемешанный межзвездный материал также содержал экзотические частицы пыли: «Звездная пыль, которая образовалась вокруг других звезд», объясняет профессор Мария Шонбахлер из Института геохимии и петрологии ETH в Цюрихе и член NCCR PlanetS. Эти пылинки составляли лишь небольшую часть всей массы пыли и были неравномерно распределены по всему диску. «Эта пыль была как соль и перец», - говорит геохимик. В ходе формирования планет каждая из них приняла различный химический состав.
Благодаря чрезвычайно точным методам измерения, ученые теперь могут обнаружить звездную пыль, которая существовала в нашей среде во время рождения солнечной системы. Исследователи изучают конкретные химические элементы и изучают обилие их различных изотопов.
«Переменные пропорции этих изотопов являются характерными следами», - говорит проф. Шонбахлер. «Звездная пыль имеет действительно экстремальные, уникальные следы - и поскольку она была неоднородно распределена в протопланетном диске, каждая планета и планетоид получили свой собственный след в процессе своего формирования».
За последние 10 лет исследователи, изучающие образцы горных пород с Земли и метеоритов, показали такие изотопные аномалии для растущего числа элементов. Шонбахлер и его группа проанализировали метеориты, которые первоначально были фрагментами ядер астероидов, которые были разрушены давно, с фокусом на палладий.
Другие исследовательские группы уже провели аналогичные испытания для элементов, примыкающих к палладию, таких как молибден и рутений. Благодаря этому команда ученых уже знала, чего ожидать от палладия. Однако лабораторные измерения не подтвердили эти прогнозы. «У метеоритов было гораздо меньше аномалий палладия, чем ожидалось», - говорит Маттиас Эк из Бристольского университета, который проводил измерения изотопов во время своей докторской диссертации.
Поэтому исследователи в настоящее время разработали новую модель, которая может объяснить эти результаты. Научная статья, описывающая модель, была опубликована в журнале Nature Astronomy. Исследователи говорят, что звездная пыль состояла в основном из вещества, образовавшегося в красных гигантах. Эти стареющие звезды увеличиваются в размерах, поскольку в их ядрах заканчивается топливо. Наше Солнце также станет красным гигантом через 4-5 миллиардов лет.
В этих звездах тяжелые элементы, такие как молибден и палладий, образовались в процессе медленного захвата нейтронов. «Палладий немного более летучий, чем другие измеренные элементы. Поэтому в пыли, окружающей такие звезды, было меньше палладия, и, следовательно, в изучаемых нами метеоритах меньше палладия из звезд», - говорит Эк.
Исследователи из ETH также разработали вероятное объяснение еще одной загадки о звездной пыли: на Земле больше звездной пыли от красных гигантов, чем на Марсе, Луне или астероидах.
«Когда формировались планеты, температуры ближе к Солнцу были очень высокими», - говорит Шонбахлер. Это вызвало испарение неустойчивых частиц пыли, например, с ледяным покровом. Межзвездная материя содержала больше пыли этого типа, которая была разрушена около Солнца, в то время как звездная пыль от красных гигантов лучше справлялась с температурами и постепенно накапливалась во внутренних областях зарождающейся Солнечной системы. Возможно, что пыль, образующаяся при взрывах сверхновых, также испаряется быстрее. «Это позволяет нам объяснить, почему на Земле больше звездной пыли от красных гигантов, чем на других телах Солнечной системы», - добавляет профессор.
Источник: National Centre of Competence in Research PlanetS