Naukowcy analizując meteoryt, który uderzył w naszą planetę ponad pół wieku temu, zidentyfikowali najstarszy materiał na Ziemi. Malutkie ziarenka gwiezdnego pyłu znalezione przez badaczy powstały w odległej gwieździe na długo przed narodzinami naszego Słońca.
Nieustanny cykl narodzin i śmierci dotyczy także gwiazd. Powstają one z cząstek pyłu i gazu i mogą płonąć przez miliardy lat. Gdy umierają, wyrzucają w przestrzeń kosmiczną swoje wnętrzności, które ostatecznie stają się składnikiem nowych gwiazd, planet, księżyców i asteroid.
Cząstki takiego pyłu, wykute w pradawnej gwieździe, znaleźli naukowcy w kawałku kosmicznej skały, który spadł na naszą planetę pod koniec lat 60-tych. Uczeni twierdzą, że pył ten powstał ponad 5 miliardów lat temu, co czyni go najstarszym materiałem kiedykolwiek znalezionym na Ziemi.
- To jedno z najbardziej ekscytujących badań, nad którymi pracowałem - powiedział Philipp Heck, kustosz w Muzeum Historii Naturalnej w Chicago pracujący też na tamtejszym uniwersytecie. - To najstarszy materiał stały, jaki kiedykolwiek znaleziono na naszej planecie. Mówi nam o tym, jak formowały się gwiazdy w naszej galaktyce – dodał.
Heck jest głównym autorem publikacji, która ukazała się na łamach pisma „Proceedings of the National Academy of Sciences”.
Materiał, który badał Heck i jego koledzy, to tzw. ziarna przedsolarne, czyli powstałe przed narodzinami Słońca. - Są to próbki gwiazd, prawdziwy gwiezdny pył - zaznaczył Heck. Te kawałeczki gwiezdnego pyłu zostały uwięzione w meteorytach, gdzie pozostały niezmienione przez miliardy lat, co czyni je swoistymi kapsułami czasu sprzed powstania Układu Słonecznego.
Tego typu materiał jest bardzo rzadki. Badacze szacują, że występuje tylko w około pięciu procentach meteorytów, które spadły na Ziemię. Ale Muzeum Historii Naturalnej w Chicago posiada największą część meteorytu Murchison, który eksplodował na niebie nad Murchison w Australii we wrześniu 1969 r., rozrzucając fragmenty po całej okolicy. Muzeum nabyło 53 kilogramy fragmentów meteorytu. To z niego wyizolowano materiał na potrzeby badań.
Podczas badań meteorytu w latach 90. wydobyto z jego wnętrza ziarenka minerału zwanego węglikiem krzemu. Już wtedy uczeni oceniali, że są starsze od naszego Słońca, ale dokładniejszy wiek był trudny do ustalenia. Narzędzia, których naukowcy używali wtedy do analizy, nie były tak zaawansowane jak teraz, więc Heck i jego zespół postanowili poddać materiał pełnej gamie testów przy użyciu najnowocześniejszych metod.
Jennika Greer, współpracowniczka Hecka oraz współautorka badań, wyjaśniła, że ich praca zaczęła się od kruszenia fragmentów meteorytu w proszek. - Gdy wszystkie te kawałeczki zostaną zmielone, zostaje nam rodzaj pasty, który pachnie jak zgniłe masło orzechowe – przyznała. Tę pastę rozpuszczono następnie w kwasie, aż pozostały tylko kawałeczki pyłu. - To jak spalenie stogu siana, aby znaleźć igłę - porównał Heck.
Po wyizolowaniu tego materiału naukowcy ustalili, z jakiego rodzaju gwiazd pochodzi i ile ma lat. Uczeni wykorzystali skaningową mikroskopię elektronową oraz spektrometria mas jonów wtórnych, szukając efektów narażenia na promieniowanie kosmiczne, które może przenikać materiał stały, taki jak meteoryty, i pozostawiać swój ślad na ziarnach węglika krzemu.
- Wykorzystaliśmy dane dotyczące czasu ekspozycji na promieniowanie kosmiczne, czyli na cząstki o wysokiej energii, które przelatują przez naszą galaktykę i wnikają w materię stałą. Niektóre z cząstek promieniowania kosmicznego oddziałują z materią i tworzą nowe pierwiastki – wyjaśnił Heck. - Można to porównać do wystawiania wiadra podczas ulewy. Zakładając, że opady deszczu są stałe, ilość wody gromadzącej się w wiadrze powie nam, jak długo stało na deszczu – dodał.
Mierząc, ile z pierwiastków wytwarzanych przez promieniowanie kosmiczne (hel-3, neon-21) jest obecnych w ziarenkach z meteorytu, badacze ustalili, jak długo był on wystawiony na działanie promieni kosmicznych, co pokazuje, ile ma lat. Analizy wykazały, że niektóre ziarenka w ich próbce były najstarsze, jakie kiedykolwiek odkryto. Miały ponad 5,5 miliarda lat, ale większość z nich była młodsza i miała między 4,6 a 4,9 miliarda lat. Dla kontekstu nasze Słońce ma 4,6 miliarda lat, a Ziemia 4,5 miliarda lat.
Tak duża liczba młodszego materiału była nieoczekiwana. - Nasza hipoteza jest taka, że większość tych ziarenek, które mają od 4,9 do 4,6 miliarda lat, powstały w epizodzie wzmożonej formacji gwiazd - powiedział Heck. - Był taki czas przed początkiem Układu Słonecznego, gdy powstało więcej gwiazd niż zwykle – dodał. Uczeni ustalili, że ten swoisty wyż demograficzny wśród gwiazd miał miejsce około siedem miliardów lat temu.
Źródło: Science Alert, fot. NASA/ W. Sparks (STScI)/ R. Sahai (JPL)/ Janaína N. Ávila
