เรารู้ว่าเราทำมาจากละอองดาว แต่มันมาจากยักษ์แดง?

เราทุกคนได้ยินสิ่งนี้: เมื่อคุณดื่มน้ำหนึ่งแก้วน้ำนั้นผ่านทางเดินอาหารของคนอื่น ๆ อาจเป็น Attila ของ Hun หรือ Vlad the Impaler's อาจจะเป็น Tyrannosaurus Rex ของ

สิ่งเดียวกันนั้นเป็นเรื่องจริงสำหรับดาวและสสาร ทุกสิ่งที่เราเห็นรอบตัวเราที่นี่บนโลกแม้แต่ร่างกายของเราเองก็ผ่านรอบการเกิดและตายของตัวเอกอย่างน้อยหนึ่งรอบ แต่ดาวประเภทไหน

นั่นคือสิ่งที่ทีมนักวิจัยของ ETH Zurich (Ecole polytechnique federale de Zurich) ต้องการทราบ

เรื่องราวของระบบสุริยะของเราเริ่มต้นเมื่อประมาณ 4.5 พันล้านปีก่อนเมื่อเมฆโมเลกุลยุบตัว ที่ศูนย์กลางของก้อนเมฆที่ยุบตัวนั้นดวงอาทิตย์กลับมามีชีวิตอีกครั้งด้วยการระเบิดของฟิวชั่นและมีแผ่นก๊าซและฝุ่นก่อตัวขึ้นรอบ ๆ ในที่สุดดาวเคราะห์ทั้งหมดในระบบสุริยะของเราก็ก่อตัวขึ้นจากดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ดวงนั้น

ภายในแผ่นดิสก์นั้นเป็นเม็ดฝุ่นที่ก่อตัวรอบดาวฤกษ์อื่นบางแห่ง ธัญพืชชนิดพิเศษเหล่านี้มีการกระจายอย่างไม่สม่ำเสมอตลอดแผ่นดิสก์“ อย่างเกลือและพริกไทย” Maria Schönbächlerศาสตราจารย์ของสถาบันธรณีวิทยาและธรณีวิทยาที่ ETH ซูริคกล่าว เมื่อดาวเคราะห์ของระบบสุริยะก่อตัวขึ้นแต่ละคนก็มีส่วนผสมของก๊าซและฝุ่นและธัญพืชพิเศษเหล่านั้น

ความก้าวหน้าในเทคนิคการตรวจวัดช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจจับวัสดุที่เกิดจากดาวเคราะห์และเพื่อกำหนดแหล่งกำเนิดของมัน ทุกอย่างมาจากไอโซโทป ไอโซโทปคืออะตอมของธาตุที่กำหนดด้วยจำนวนโปรตอนในนิวเคลียสเท่ากัน แต่เป็นนิวตรอนจำนวนต่างกัน ตัวอย่างเช่นมีไอโซโทปคาร์บอนแตกต่างกันเช่น C13 และ C14 ในขณะที่ไอโซโทปคาร์บอนทั้งหมดมี 6 โปรตอน C13 มี 7 นิวตรอนในขณะที่ C14 มี 8 นิวตรอน

ส่วนผสมของไอโซโทปที่แตกต่างกันในโลกไม่ใช่แค่จากคาร์บอน แต่เป็นองค์ประกอบอื่นด้วยเช่นกันกับลายนิ้วมือ และลายนิ้วมือนั้นสามารถบอกนักวิทยาศาสตร์ได้มากมายเกี่ยวกับต้นกำเนิดของร่างกาย

“ ละอองดาวมีลายนิ้วมือที่ไม่เหมือนใครสุดขั้ว - และเนื่องจากมันแพร่กระจายอย่างไม่สม่ำเสมอผ่านดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์แต่ละดวงและดาวเคราะห์น้อยแต่ละดวงมีลายนิ้วมือของมันเองเมื่อมันก่อตัวขึ้น” Schönböchlerกล่าวในการแถลงข่าว

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาลายนิ้วมือเหล่านี้บนโลกและในอุกกาบาต การเปรียบเทียบระหว่างทั้งสองแสดงให้เห็นว่าดาวยักษ์แดงที่ตายไปนานมีส่วนสำคัญต่อการก่อตัวของโลกและทุกสิ่งบนโลก รวมถึงพวกเราด้วย

นักวิทยาศาสตร์สามารถเปรียบเทียบความผิดปกติของไอโซโทปเหล่านี้ระหว่างโลกกับอุกกาบาตสำหรับองค์ประกอบมากขึ้นเรื่อย ๆ Schönböchlerและนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ ที่อยู่เบื้องหลังการศึกษาใหม่ได้ตรวจสอบอุกกาบาตซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของแกนกลางของดาวเคราะห์น้อยที่ถูกทำลายไปนานแล้ว พวกเขามุ่งเน้นไปที่ธาตุแพลเลเดียม

การศึกษาก่อนหน้านี้โดยนักวิทยาศาสตร์คนอื่นได้ตรวจสอบอัตราส่วนไอโซโทปสำหรับองค์ประกอบอื่น ๆ เช่นรูทีเนียมและโมลิบดีนัมซึ่งเป็นเพื่อนบ้านของแพลเลเดียมบนตารางธาตุ ผลลัพธ์ก่อนหน้าเหล่านั้นอนุญาตให้ทีมของSchönböchlerทำนายสิ่งที่พบเมื่อมองหาไอโซโทปแพลเลเดียม

พวกเขาคาดว่าจะมีแพลเลเดียมในปริมาณใกล้เคียงกัน แต่ก็แปลกใจ

“ อุกกาบาตนั้นมีความผิดปกติของแพลเลเดียมที่น้อยกว่าที่คาดไว้มาก” มัตเทียสเอกกล่าวว่า postdoc ที่มหาวิทยาลัยบริสตอลซึ่งทำการวัดไอโซโทปในระหว่างการวิจัยระดับปริญญาเอกของเขาที่ ETH กล่าว

ในบทความของพวกเขาทีมนำเสนอรูปแบบใหม่เพื่ออธิบายผลลัพธ์เหล่านี้ กระดาษมีชื่อว่า“ ต้นกำเนิดของs- ความแตกต่างของไอโซโทปไอโซโทปในดิสก์กำเนิดพลังงานแสงอาทิตย์ " ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Astronomy เมื่อวันที่ 9 ธันวาคม 2562 ผู้เขียนหลักคือ Mattias Ek

แบบจำลองของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าแม้ว่าทุกสิ่งในระบบสุริยะของเรานั้นถูกสร้างขึ้นจากละอองดาว แต่ดาวฤกษ์ชนิดหนึ่งมีส่วนมากที่สุดในโลก: ดาวยักษ์แดง เหล่านี้เป็นดาวฤกษ์ที่มีมวลเท่ากันกับดวงอาทิตย์ของเราซึ่งขยายตัวเป็นดาวยักษ์แดงเมื่อพวกมันลดปริมาณไฮโดรเจนลง ดวงอาทิตย์ของเราจะกลายเป็นหนึ่งในสิ่งเหล่านี้ในเวลาประมาณ 4 หรือ 5 พันล้านปี

ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของสถานะปลายดาวเหล่านี้สังเคราะห์องค์ประกอบในสิ่งที่เรียกว่ากระบวนการ s กระบวนการ s- หรือกระบวนการจับนิวตรอนช้าสร้างองค์ประกอบเช่นแพลเลเดียมและเพื่อนบ้านในตารางธาตุรูทีเนียมและโมลิบดีนัม ในบันทึกที่น่าสนใจกระบวนการ s สร้างองค์ประกอบเหล่านี้ด้วยเมล็ดของนิวเคลียสเหล็กซึ่งสร้างขึ้นในซุปเปอร์โนวาในดาวรุ่นก่อน ๆ

“ แพลเลเดียมมีความผันผวนมากกว่าองค์ประกอบอื่น ๆ เล็กน้อย เป็นผลให้มีการรวมตัวเป็นฝุ่นรอบดาวเหล่านี้น้อยลงดังนั้นจึงมีแพลเลเดียมน้อยกว่าจากละอองดาวในอุกกาบาตที่เราศึกษา” เอกกล่าว

มีวัสดุมากมายจากยักษ์ใหญ่สีแดงในการแต่งหน้าของโลกมากกว่าที่มีในดาวอังคารหรือในดาวเคราะห์น้อยอย่างเวสต้าซึ่งอยู่ไกลออกไปในระบบสุริยะของเรา ภูมิภาคด้านนอกมีวัสดุจากซุปเปอร์โนวามากขึ้น ทีมบอกว่าพวกเขาสามารถอธิบายได้ว่าทำไมถึงเป็นเช่นนั้น

“ เมื่อดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นอุณหภูมิที่ใกล้กับดวงอาทิตย์จะสูงมาก” Schönbächlerอธิบาย เมล็ดฝุ่นบางอันไม่เสถียรมากกว่าที่อื่นรวมถึงที่มีเปลือกน้ำแข็ง ประเภทนั้นถูกทำลายในระบบสุริยจักรวาลชั้นในใกล้กับดวงอาทิตย์ แต่ละอองดาวจากดาวยักษ์แดงนั้นมีความเสถียรและต่อต้านการทำลายล้างมากกว่าดังนั้นจึงมีความเข้มข้นมากขึ้นใกล้กับดวงอาทิตย์ ผู้เขียนกล่าวว่าฝุ่นจากการระเบิดของซูเปอร์โนวานั้นมีแนวโน้มที่จะระเหยได้เร็วกว่าเนื่องจากมีขนาดเล็กกว่า ดังนั้นจึงมีน้อยในระบบสุริยะชั้นในและบนโลก

“ สิ่งนี้ช่วยให้เราสามารถอธิบายได้ว่าเหตุใดโลกจึงมีละอองดาวจากดาวยักษ์แดงที่ใหญ่ที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับวัตถุอื่นในระบบสุริยะ” Schönbächlerกล่าว

มากกว่า:

• ข่าวประชาสัมพันธ์: ละอองดาวจากยักษ์ใหญ่สีแดง
• บทความวิจัย: ที่มาของs- ความแตกต่างของไอโซโทปไอโซโทปในดิสก์กำเนิดพลังงานแสงอาทิตย์
• นิตยสาร Space: การศึกษาใหม่ให้ความกระจ่างเกี่ยวกับการก่อตัวของโลกและดาวอังคาร