Em 2011, os cientistas confirmaram uma suspeita:houve uma divisão no cosmos local. Amostras do vento solar trazidas de volta à Terra pela missão Genesis determinaram definitivamente os isótopos de oxigênio no Sol diferem daqueles encontrados na Terra, a lua e os outros planetas e satélites do sistema solar.

No início da história do sistema solar, material que mais tarde se aglutinaria em planetas foi atingido com uma forte dose de luz ultravioleta, o que pode explicar essa diferença. De onde veio? Duas teorias surgiram:ou a luz ultravioleta vinha do nosso jovem sol, ou veio de uma grande estrela próxima no berçário estelar do sol.

Agora, pesquisadores do laboratório de Ryan Ogliore, professor assistente de física em artes e ciências na Washington University em St. Louis, determinou quem foi o responsável pela divisão. Provavelmente foi a luz de uma estrela massiva morta há muito tempo que deixou essa impressão nos corpos rochosos do sistema solar. O estudo foi liderado por Lionel Vacher, um pós-doutorando associado no Laboratório de Ciências Espaciais do departamento de física.

Seus resultados são publicados na revista Geochimica et Cosmochimica Acta .

"Nós sabíamos que nascemos de poeira estelar :isso é, poeira criada por outras estrelas em nossa vizinhança galáctica fazia parte dos blocos de construção do sistema solar, "Ogliore disse.

"Mas este estudo mostrou que luz das estrelas teve um efeito profundo em nossas origens também. "

Minúscula cápsula do tempo

Toda essa profundidade foi embalada em meros 85 gramas de rocha, um pedaço de um asteróide encontrado como meteorito na Argélia em 1990, chamado Acfer 094. Asteróides e planetas formados a partir do mesmo material pré-solar, mas foram influenciados por diferentes processos naturais. Os blocos de construção rochosos que se aglutinaram para formar asteróides e planetas foram fragmentados e danificados; vaporizado e recombinado; e comprimido e aquecido. Mas o asteróide de onde veio o Acfer 094 conseguiu sobreviver por 4,6 bilhões de anos praticamente ileso.

"Este é um dos meteoritos mais primitivos de nossa coleção, "Vacher disse." Não foi aquecido significativamente. Ele contém regiões porosas e pequenos grãos que se formaram em torno de outras estrelas. É uma testemunha confiável da formação do sistema solar. "

O Acfer 094 também é o único meteorito que contém simplectito cósmico, um intercrescimento de óxido de ferro e sulfeto de ferro com isótopos de oxigênio extremamente pesados ​​- uma descoberta significativa.

O sol contém cerca de 6% a mais do isótopo de oxigênio mais leve em comparação com o resto do sistema solar. Isso pode ser explicado pela luz ultravioleta brilhando nos blocos de construção do sistema solar, separando seletivamente o monóxido de carbono gasoso em seus átomos constituintes. Esse processo também cria um reservatório de isótopos de oxigênio muito mais pesados. Até o simplectito cósmico, Contudo, ninguém havia encontrado essa assinatura de isótopo pesado em amostras de materiais do sistema solar.

Com apenas três isótopos, Contudo, simplesmente encontrar os isótopos de oxigênio pesados ​​não foi suficiente para responder à questão da origem da luz. Diferentes espectros ultravioleta poderiam ter criado o mesmo resultado.

"Foi quando Ryan teve a ideia dos isótopos de enxofre, "Vacher disse.

Os quatro isótopos do enxofre deixariam suas marcas em diferentes proporções, dependendo do espectro de luz ultravioleta que irradiava gás sulfureto de hidrogênio no sistema proto-solar. Uma estrela massiva e uma jovem estrela semelhante ao Sol têm diferentes espectros ultravioleta.

Simplectita cósmica formada quando o gelo no asteróide derreteu e reagiu com pequenos pedaços de metal ferro-níquel. Além de oxigênio, simplectito cósmico contém enxofre em sulfeto de ferro. Se seu oxigênio testemunhou este antigo processo astrofísico - que levou aos pesados ​​isótopos de oxigênio - talvez seu enxofre sim, também.

“Desenvolvemos um modelo, "Ogliore disse." Se eu tivesse uma estrela massiva, quais anomalias de isótopos seriam criadas? E para um jovem, estrela semelhante ao sol? A precisão do modelo depende dos dados experimentais. Felizmente, outros cientistas fizeram grandes experimentos sobre o que acontece com as razões de isótopos quando o sulfeto de hidrogênio é irradiado por luz ultravioleta. "

As medições de isótopos de enxofre e oxigênio do simplectito cósmico em Acfer 094 provaram outro desafio. Os grãos, dezenas de micrômetros de tamanho e uma mistura de minerais, exigiu novas técnicas em dois espectrômetros de massa de íons secundários in-situ diferentes:o NanoSIMS no departamento de física (com assistência de Nan Liu, professor assistente de pesquisa em física) e o 7f-GEO no Departamento de Ciências da Terra e Planetárias, também em Artes e Ciências.

Juntando o quebra-cabeça

Ajudou ter amigos nas ciências terrestres e planetárias, particularmente David Fike, professor de ciências terrestres e planetárias e diretor de Estudos Ambientais em Artes e Ciências, bem como diretor do Centro Internacional de Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade, e Clive Jones, cientista pesquisador em ciências terrestres e planetárias.

"Eles são especialistas em medições de isótopos de enxofre in-situ de alta precisão para biogeoquímica, "Ogliore disse." Sem esta colaboração, não teríamos alcançado a precisão de que precisávamos para diferenciar os cenários do sol jovem e das estrelas massivas. "

As medições do isótopo de enxofre do simplectito cósmico foram consistentes com a irradiação ultravioleta de uma estrela massiva, mas não se encaixava no espectro ultravioleta do jovem sol. Os resultados fornecem uma perspectiva única sobre o ambiente astrofísico do nascimento do Sol, 4,6 bilhões de anos atrás. Estrelas massivas vizinhas provavelmente estavam perto o suficiente para que sua luz afetasse a formação do sistema solar. Essa estrela massiva próxima no céu noturno pareceria mais brilhante do que a lua cheia.

Hoje, podemos olhar para o céu e ver uma história de origem semelhante se desenrolando em outro lugar da galáxia.

"Vemos sistemas planetários nascentes, chamados proplyds, na nebulosa de Orion que está sendo fotoevaporada pela luz ultravioleta das estrelas massivas O e B próximas, "Vacher disse.

"Se os proplyds estão muito perto dessas estrelas, eles podem ser dilacerados, e os planetas nunca se formam. Agora sabemos que nosso próprio sistema solar em seu nascimento estava próximo o suficiente para ser afetado pela luz dessas estrelas, "disse ele." Mas, felizmente, não muito perto. "Este trabalho foi apoiado pelo Centro McDonnell de Ciências Espaciais da Universidade de Washington em St. Louis e a bolsa NNX14AF22G da NASA.