Todos nós já ouvimos isso: quando você bebe um copo de água, essa água já passou por um trato digestivo de outras pessoas. Talvez Átila, o Huno ou Vlad, o Empalador; talvez até um tiranossauro Rex.
Bem, o mesmo se aplica às estrelas e à matéria. Toda a matéria que vemos ao nosso redor aqui na Terra, até mesmo nossos próprios corpos, passou por pelo menos um ciclo de nascimento e morte estelares, talvez mais. Mas que tipo de estrela?
É isso que uma equipe de pesquisadores da ETH Zurich (Ecole polytechnique federale de Zurich) queria saber.
A história do nosso Sistema Solar começou há cerca de 4,5 bilhões de anos atrás, quando uma nuvem molecular entrou em colapso. No centro daquela nuvem em colapso, o Sol ganhou vida em uma explosão de fusão, e um disco de gás e poeira se formou ao seu redor. Eventualmente, todos os planetas do nosso Sistema Solar se formaram a partir desse disco protoplanetário.
Dentro desse disco de material havia grãos de poeira que se formaram em torno de outras estrelas. Esses grãos especiais foram distribuídos de maneira desigual pelo disco, "como sal e pimenta", de acordo com Maria Schönbächler, professora do Instituto de Geoquímica e Petrologia da ETH de Zurique. Enquanto os planetas do Sistema Solar se formavam, cada um continha sua própria mistura de gás e poeira e desses grãos especiais.
Os avanços nas técnicas de medição permitem aos cientistas detectar o material de onde os planetas se formaram e determinar sua origem. Tudo se resume a isótopos. Um isótopo é um átomo de um dado elemento com o mesmo número de prótons em seu núcleo, mas um número diferente de nêutrons. Por exemplo, existem diferentes isótopos de carbono, como C13 e C14. Enquanto todos os isótopos de carbono têm 6 prótons, C13 tem 7 nêutrons enquanto C14 tem 8 nêutrons.
A mistura de diferentes isótopos em um planeta - não apenas de carbono, mas também de outros elementos - é como uma impressão digital. E essa impressão digital pode dizer muito aos cientistas sobre as origens de um corpo.
"A Stardust tem impressões digitais realmente extremas e únicas - e como foi espalhada de maneira desigual pelo disco protoplanetário, cada planeta e cada asteróide obtiveram sua própria impressão digital quando foram formados", disse Schönböchler em um comunicado à imprensa.
Ao longo dos anos, os cientistas estudaram essas impressões digitais na Terra e em meteoritos. Comparações entre os dois revelam como estrelas gigantes vermelhas há muito mortas contribuíram para a formação da Terra e tudo mais. Incluindo nós.
Os cientistas conseguiram comparar essas anomalias isotópicas entre a Terra e os meteoritos para obter mais e mais elementos. Schönböchler e os outros cientistas por trás de um novo estudo examinam meteoritos que faziam parte do núcleo de asteróides destruídos há muito tempo. Eles se concentraram no elemento paládio.
Estudos anteriores de outros cientistas examinaram razões de isótopos para outros elementos, como rutênio e molibdênio, que são vizinhos do paládio na tabela periódica. Esses resultados anteriores permitiram à equipe de Schönböchler prever o que encontrariam quando procurassem isótopos de paládio.
Eles esperavam quantidades semelhantes de paládio, mas tiveram uma surpresa.
"Os meteoritos continham anomalias de paládio muito menores do que o esperado", diz Mattias Ek, pós-doutorado na Universidade de Bristol, que fez as medidas dos isótopos durante sua pesquisa de doutorado na ETH.
Em seu trabalho, a equipe apresenta um novo modelo para explicar esses resultados. O artigo está intitulado “A origem desheterogeneidade de isótopos de processo no disco protoplanetário solar. ” Foi publicado na revista Nature Astronomy em 9 de dezembro de 2019. O principal autor é Mattias Ek.
O modelo deles mostra que, embora tudo em nosso Sistema Solar tenha sido criado a partir da poeira estelar, um tipo de estrela contribuiu mais para a Terra: gigantes vermelhos ou estrelas do ramo gigante assintótico (AGB). São estrelas na mesma faixa de massa que o nosso Sol, que se expandem para gigantes vermelhos quando esgotam seu hidrogênio. Nosso próprio Sol se tornará um desses em cerca de 4 ou 5 bilhões de anos.
Como parte de seu estado final, essas estrelas sintetizam elementos no chamado processo s. O processo s, ou processo lento de captura de nêutrons, cria elementos como paládio e seus vizinhos na tabela periódica, rutênio e molibdênio. Em uma observação interessante, o processo s cria esses elementos com sementes de núcleos de ferro, que foram criados em supernovas nas gerações anteriores de estrelas.
“O paládio é um pouco mais volátil do que os outros elementos medidos. Como resultado, menos condensou-se em poeira ao redor dessas estrelas e, portanto, há menos paládio proveniente da poeira estelar nos meteoritos que estudamos ”, diz Ek.
Há uma abundância maior de material de gigantes vermelhos na maquiagem da Terra do que em Marte, ou em asteróides como Vesta mais adiante em nosso Sistema Solar. A região externa contém mais material das supernovas. A equipe diz que pode explicar por que isso acontece.
"Quando os planetas se formaram, as temperaturas mais próximas ao Sol eram muito altas", explica Schönbächler. Alguns grãos de poeira eram mais instáveis do que outros, incluindo aqueles com crostas geladas. Esse tipo foi destruído no sistema solar interno, perto do sol. Mas a poeira estelar de gigantes vermelhos era mais estável e resistia à destruição, por isso fica mais concentrada perto do Sol. Os autores dizem que o pó das explosões de supernovas também é propenso a evaporar mais rapidamente, uma vez que é menor. Portanto, há menos no Sistema Solar interno e na Terra.
"Isso nos permite explicar por que a Terra tem o maior enriquecimento de poeira estelar de estrelas gigantes vermelhas em comparação com outros corpos do sistema solar", diz Schönbächler.
Mais:
- Press Release: Stardust de gigantes vermelhos
- Trabalho de Pesquisa: A origem desheterogeneidade de isótopos de processo no disco protoplanetário solar
- Space Magazine: Novo estudo lança luz sobre como a Terra e Marte se formaram
