A nebulosa borboleta, um exemplo de uma região de formação de estrelas na nebulosa da Tarântula. A barra de escala branca tem 2 anos-luz ou cerca de 120, 000 UA (unidades astronômicas). Uma estrela central brilhante, obscurecido pela poeira, modifica os isótopos de oxigênio na nebulosa por fotodissociação de monóxido de carbono. Este é outro exemplo de um ambiente no qual os isótopos de oxigênio poderiam ser modificados na nuvem molecular antes da formação de um sistema planetário. Crédito:ASA e ESA
Na busca para descobrir as origens do nosso sistema solar, uma equipe internacional de pesquisadores, incluindo o cientista planetário e cosmoquímico James Lyons, da Arizona State University, comparou a composição do Sol com a composição dos materiais mais antigos que se formaram em nosso sistema solar:inclusões refratárias em meteoritos não metamorfoseados.
Ao analisar os isótopos de oxigênio (variedades de um elemento que têm alguns nêutrons extras) dessas inclusões refratárias, a equipe de pesquisa determinou que as diferenças na composição entre o Sol, planetas e outros materiais do sistema solar foram herdados da nuvem molecular protosolar que existia mesmo antes do sistema solar. Os resultados de seu estudo foram publicados recentemente em Avanços da Ciência .
"Foi demonstrado recentemente que variações nas composições isotópicas de muitos elementos em nosso sistema solar foram herdadas da nuvem molecular protosolar, "disse o autor principal Alexander Krot, da Universidade do Havaí. "Nosso estudo revela que o oxigênio não é a exceção."
Nuvem molecular ou nebulosa solar?
Quando os cientistas comparam os isótopos de oxigênio 16, 17 e 18, eles observam diferenças significativas entre a Terra e o Sol. Acredita-se que isso seja devido ao processamento por luz ultravioleta de monóxido de carbono, que é quebrado levando a uma grande mudança nas razões de isótopos de oxigênio na água. Os planetas são formados a partir da poeira que herda as proporções alteradas dos isótopos de oxigênio por meio de interações com a água.
O que os cientistas não sabem é se o processamento ultravioleta ocorreu na nuvem molecular original que entrou em colapso para formar o sistema proto-solar ou mais tarde na nuvem de gás e poeira a partir da qual os planetas se formaram, chamada de nebulosa solar.
Um exemplo de região de formação de estrelas em NGC 3324 na nebulosa Carina, em que grandes estrelas vizinhas esculpem a forma da nebulosa e alteram a distribuição dos isótopos de oxigênio pela fotodissociação do monóxido de carbono pela luz ultravioleta. Os resultados do trabalho aqui apresentado favorecem a alteração dos isótopos de oxigênio em um ambiente de nuvem molecular. A barra de escala branca tem 5 anos-luz ou 300, 000 UA (unidades astronômicas, distância entre a Terra e o Sol). Crédito:NASA, ESA, Equipe do Hubble Heritage
Para determinar isso, a equipe de pesquisa se voltou para o componente mais antigo dos meteoritos, chamadas inclusões de cálcio-alumínio (CAIs). Eles usaram uma microssonda iônica, imagens de retroespalhamento de elétrons e análises elementares de raios-X no Instituto de Geofísica e Planetologia da Universidade do Havaí para analisar cuidadosamente os CAIs. Eles então incorporaram um segundo sistema de isótopos (isótopos de alumínio e magnésio) para restringir a idade dos CAIs, fazendo a conexão - pela primeira vez - entre as abundâncias de isótopos de oxigênio e os isótopos de alumínio de massa 26.
A partir desses isótopos de alumínio e magnésio, concluíram que os CAIs foram formados cerca de 10, 000 a 20, 000 anos após o colapso da nuvem molecular original.
"Isso é extremamente cedo na história do sistema solar, "disse Lyons, que é professor associado de pesquisa na Escola de Exploração Terrestre e Espacial da ASU, "tão cedo que não haveria tempo suficiente para alterar os isótopos de oxigênio na nebulosa solar."
Representação artística do protosun e da nebulosa solar. Os isótopos de oxigênio também podem ser alterados pela luz ultravioleta (setas douradas) neste ambiente. Isótopos radiogênicos de curta duração de alumínio (setas marrons onduladas) também podem ter sido injetados na nebulosa solar. As inserções mostram imagens de retroespalhamento de elétrons de duas das inclusões de cálcio-alumínio analisadas para este estudo, e a localização aproximada em que esses condensados de alta temperatura se formaram. Os novos resultados apresentados aqui indicam que a alteração dos isótopos de oxigênio ocorreu principalmente na nuvem molecular parental, em vez de na nebulosa solar. A Terra e tudo na Terra adquiriram uma composição de isótopos de oxigênio derivada da nuvem molecular a partir da qual o sistema solar se formou. A barra de escala branca é três UA (unidades astronômicas). Crédito:NASA JPL-Caltech / Lyons / ASU
Embora mais medições e modelagem sejam necessários para avaliar completamente as implicações dessas descobertas, eles têm implicações para o inventário de compostos orgânicos disponíveis durante o sistema solar e, posteriormente, a formação de planetas e asteróides.
"Qualquer restrição na quantidade de processamento ultravioleta de material na nebulosa solar ou nuvem molecular parental é essencial para a compreensão do inventário de compostos orgânicos que levam à vida na Terra, "Lyons disse.
