Todos hemos escuchado esto: cuando bebes un vaso de agua, esa agua ya ha pasado por un montón de vías digestivas de otras personas. Tal vez el de Atila el Hun o el de Vlad el Empalador; tal vez incluso un Tyrannosaurus Rex.
Bueno, lo mismo es cierto de las estrellas y la materia. Todo lo que vemos a nuestro alrededor aquí en la Tierra, incluso nuestros propios cuerpos, ha pasado por al menos un ciclo de nacimientos y muertes estelares, tal vez más. ¿Pero qué tipo de estrella?
Eso es lo que un equipo de investigadores de ETH Zurich (Ecole polytechnique federale de Zurich) quería saber.
La historia de nuestro Sistema Solar comenzó hace unos 4.500 millones de años cuando una nube molecular colapsó. En el centro de esa nube colapsada, el Sol cobró vida en un estallido de fusión, y un disco de gas y polvo se formó a su alrededor. Finalmente, todos los planetas de nuestro Sistema Solar se formaron a partir de ese disco protoplanetario.
Dentro de ese disco de material había granos de polvo que se habían formado alrededor de ciertas otras estrellas. Estos granos especiales se distribuyeron de manera desigual en todo el disco, "como la sal y la pimienta", según Maria Schönbächler, profesora del Instituto de Geoquímica y Petrología de ETH Zurich. A medida que se formaron los planetas del Sistema Solar, cada uno contenía su propia mezcla de gas y polvo, y de esos granos especiales.
Los avances en las técnicas de medición permiten a los científicos detectar el material del que se formaron los planetas y determinar su origen. Todo se reduce a los isótopos. Un isótopo es un átomo de un elemento dado con el mismo número de protones en su núcleo, pero un número diferente de neutrones. Por ejemplo, hay diferentes isótopos de carbono, como C13 y C14. Mientras que todos los isótopos de carbono tienen 6 protones, C13 tiene 7 neutrones, mientras que C14 tiene 8 neutrones.
La mezcla de diferentes isótopos en un planeta, no solo de carbono sino también de otros elementos, es como una huella digital. Y esa huella digital puede decirles mucho a los científicos sobre los orígenes de un cuerpo.
"Stardust tiene huellas digitales realmente extremas y únicas, y debido a que se extendió de manera desigual a través del disco protoplanetario, cada planeta y cada asteroide obtuvieron su propia huella digital cuando se formó", dijo Schönböchler en un comunicado de prensa.
Con los años, los científicos han estado estudiando estas huellas digitales en la Tierra y en meteoritos. Las comparaciones entre los dos revelan cómo las estrellas gigantes rojas muertas hace mucho tiempo han contribuido a la formación de la Tierra y todo lo que hay en ella. Incluyéndonos a nosotros.
Los científicos han podido comparar estas anomalías isotópicas entre la Tierra y los meteoritos para obtener más y más elementos. Schönböchler y los otros científicos detrás de un nuevo estudio han estado examinando meteoritos que eran parte del núcleo de los asteroides destruidos hace mucho tiempo. Se han centrado en el elemento paladio.
Estudios anteriores de otros científicos han examinado las relaciones de isótopos para otros elementos, como el rutenio y el molibdeno, que son vecinos del paladio en la tabla periódica. Esos resultados anteriores permitieron al equipo de Schönböchler predecir lo que encontrarían cuando buscaran isótopos de paladio.
Esperaban cantidades similares de paladio, pero tuvieron una sorpresa.
"Los meteoritos contenían anomalías de paladio mucho más pequeñas de lo esperado", dice Mattias Ek, postdoctorado en la Universidad de Bristol, quien realizó las mediciones de isótopos durante su investigación doctoral en ETH.
En su artículo, el equipo presenta un nuevo modelo para explicar estos resultados. El artículo se titula "El origen des-proceso de heterogeneidad isotópica en el disco protoplanetario solar ". Fue publicado en la revista Nature Astronomy el 9 de diciembre de 2019. El autor principal es Mattias Ek.
Su modelo muestra que, aunque todo en nuestro Sistema Solar se creó a partir del polvo de estrellas, un tipo de estrella contribuyó más a la Tierra: los gigantes rojos o las estrellas de rama gigante asintótica (AGB). Estas son estrellas en el mismo rango de masa que nuestro Sol que se expanden en gigantes rojas cuando agotan su hidrógeno. Nuestro propio Sol se convertirá en uno de estos en aproximadamente 4 o 5 mil millones de años.
Como parte de su estado final, estas estrellas sintetizan elementos en lo que se llama el proceso s. El proceso s, o proceso lento de captura de neutrones, crea elementos como el paladio y sus vecinos en la tabla periódica, rutenio y molibdeno. En una nota interesante, el proceso s crea estos elementos con semillas de núcleos de hierro, que fueron creados en supernovas en generaciones anteriores de estrellas.
“El paladio es ligeramente más volátil que los otros elementos medidos. Como resultado, menos de ella se condensó en polvo alrededor de estas estrellas, y por lo tanto hay menos paladio del polvo de estrellas en los meteoritos que estudiamos ”, dice Ek.
Hay una mayor abundancia de material de los gigantes rojos en la composición de la Tierra que en Marte, o en asteroides como Vesta más lejos en nuestro Sistema Solar. La región exterior contiene más material de supernovas. El equipo dice que pueden explicar por qué es así.
"Cuando se formaron los planetas, las temperaturas más cercanas al Sol eran muy altas", explica Schönbächler. Algunos de los granos de polvo eran más inestables que otros, incluidos los que tenían costras heladas. Ese tipo fue destruido en el Sistema Solar interior, cerca del Sol. Pero el polvo de estrellas de los gigantes rojos era más estable y resistía la destrucción, por lo que está más concentrado cerca del Sol. Los autores dicen que el polvo de las explosiones de supernova también es propenso a evaporarse más rápidamente ya que es más pequeño. Así que hay menos en el Sistema Solar interno y en la Tierra.
"Esto nos permite explicar por qué la Tierra tiene el mayor enriquecimiento de polvo de estrellas de estrellas gigantes rojas en comparación con otros cuerpos en el sistema solar", dice Schönbächler.
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