Os cientistas descobriram um novo tipo de poeira estelar cuja composição indica que se formou durante uma forma rara de nucleossíntese (o processo pelo qual novos núcleos atômicos são criados) e pode lançar uma nova luz sobre a história da água na Terra.

Uma equipe liderada por cosmoquímicos da Caltech e da Victoria University of Wellington, na Nova Zelândia, estudou agregados de minerais antigos dentro do meteorito Allende (que caiu na Terra em 1969) e descobriu que muitos deles tinham quantidades anormalmente altas de estrôncio-84, um isótopo leve relativamente raro do elemento estrôncio, assim chamado devido aos 84 nêutrons em seu núcleo.

"Estrôncio-84 é parte de uma família de isótopos produzidos por um processo nucleossintético, chamado de processo-p, que permanece misterioso, "diz François L. H. Tissot da Caltech, professor assistente de geoquímica. "Nossos resultados apontam para a sobrevivência de grãos possivelmente contendo estrôncio-84 puro. Isso é emocionante, já que a identificação física de tais grãos forneceria uma chance única de aprender mais sobre o processo p. "

Tissot e o colaborador Bruce L. A. Charlier, da Victoria University of Wellington, são co-autores principais de um estudo que descreve as descobertas publicadas em Avanços da Ciência em 9 de julho.

"Isso é realmente interessante, "Charlier diz." Queremos saber qual é a natureza desse material e como ele se encaixa na mistura de ingredientes que formaram a receita dos planetas. "

Estrôncio (símbolo atômico:Sr), um metal quimicamente reativo, tem quatro isótopos estáveis:estrôncio-84 e seus primos mais pesados ​​que têm 86, 87, ou 88 nêutrons em seus núcleos. Os cientistas descobriram que o estrôncio é útil ao tentar datar objetos do início do sistema solar por causa de um de seus isótopos pesados, estrôncio-87, é produzida pela decadência do isótopo radioativo rubídio-87 (símbolo atômico:Rb).

Rubídio-87 tem meia-vida muito longa, 49 bilhões de anos, que é mais de três vezes a idade do universo. A meia-vida representa a quantidade de tempo necessária para que a radioatividade de um isótopo caia para a metade de seu valor original, permitindo que esses isótopos sirvam como cronômetros para datar amostras em escalas de tempo variáveis. O isótopo radioativo mais famoso usado para datação é o carbono-14, o isótopo radioativo do carbono; com sua meia-vida de aproximadamente 5, 700 anos, o carbono-14 pode ser usado para determinar as idades de materiais orgânicos (contendo carbono) em escalas de tempo humanas, até cerca de 60, 000 anos. Rubídio-87, em contraste, pode ser usado para datar os objetos mais antigos do universo, e, mais perto de casa, os objetos do sistema solar.

O que é particularmente atraente sobre o uso do par Rb-Sr para datação é que o rubídio é um elemento volátil, ou seja, ele tende a evaporar para formar uma fase gasosa até mesmo em temperaturas relativamente baixas - enquanto o estrôncio não é volátil. Como tal, rubídio está presente em uma proporção maior em objetos do sistema solar que são ricos em outros voláteis (como água), porque eles se formaram em temperaturas mais baixas.

Contra-intuitivamente, A Terra tem uma razão Rb / Sr que é 10 vezes menor do que a de meteoritos ricos em água, implicando que o planeta ou se acumulou de materiais pobres em água (e, portanto, pobres em rubídio) ou se acumulou em materiais ricos em água, mas perdeu a maior parte de sua água com o tempo, bem como seu rubídio. Entender qual desses cenários ocorreu é importante para entender a origem da água na Terra.

Em teoria, o cronômetro Rb-Sr deve ser capaz de separar esses dois cenários, já que a quantidade de Sr-87 produzida por decaimento radioativo em um determinado período de tempo não será a mesma se a Terra começar com muito rubídio em vez de menos do material.

No último cenário, ou seja, com menos rubídio, a Terra recém-formada teria sido pobre em voláteis, como água, assim, a quantidade de Sr-87 na terra e em meteoritos pobres em voláteis seria semelhante à observada nos sólidos mais antigos conhecidos do sistema solar, os chamados CAIs. Os CAIs são inclusões ricas em cálcio e alumínio encontradas em certos meteoritos. Datado de 4.567 bilhões de anos, CAIs representam os primeiros objetos que se condensaram na nebulosa solar inicial, o achatado, disco giratório de gás e poeira do qual o sistema solar nasceu. Como tal, Os CAls oferecem uma janela geológica de como e de que tipo de materiais estelares o sistema solar se formou.

"Eles são testemunhas essenciais dos processos que estavam acontecendo durante a formação do sistema solar, "diz Tissot.

Contudo, a composição dos CAIs há muito atrapalha a capacidade dos cientistas de determinar se a Terra se formou quase totalmente seca ou não. Isso porque CAls, ao contrário de outros materiais do sistema solar, têm razões anômalas dos quatro isótopos de estrôncio, com uma proporção ligeiramente elevada de estrôncio-84. Assim, eles representam um desafio à validade do sistema de datação de rubídio-estrôncio. E também levantam uma questão fundamental:por que são diferentes?

Aprender mais, Tissot e Charlier coletaram nove espécimes dos chamados CAls de granulação fina. CAIs de granulação fina preservaram seu condensado (isto é, textura semelhante a um floco de neve), que atesta sua natureza primitiva.

A equipe lixiviou meticulosamente esses CAIs banhando-os em ácidos gradualmente mais agressivos para remover os minerais quimicamente mais reativos (e o estrôncio que eles contêm), deixando um concentrado apenas da fração mais resistente. A amostra final continha Sr-84 quase puro, enquanto uma amostra típica é composta por 0,56 por cento de Sr-84.

"A lixiviação em etapas é um instrumento um tanto rombudo, porque você não tem certeza do que exatamente está destruindo a cada etapa, "Charlier diz." Mas o cerne do que encontramos é, uma vez que você removeu 99 por cento dos componentes comuns dentro dos CAIs, o que nos resta é algo altamente exótico que não esperávamos. "

"A assinatura é diferente de qualquer outra encontrada no sistema solar, "Tissot diz. Os grãos que carregam esta assinatura, Tissot e Charlier concluíram, deve ter se formado antes do nascimento do sistema solar e ter sobrevivido ao processo cataclísmico durante o qual os grãos estelares foram aquecidos a temperaturas extremamente altas, vaporizado, e então condensado em materiais sólidos.

Dada a abundância relativa de estrôncio-84, a descoberta aponta para a provável existência em meteoritos de grãos de tamanho nanométrico contendo estrôncio-84 quase puro que foram formados durante um raro processo nucleossintético antes da formação do próprio sistema solar. A natureza desses grãos ainda é um mistério, pois apenas sua composição isotópica no estrôncio revela sua existência. Mas os altos níveis de Sr-84 nos CAIs sugerem que a Terra e os meteoritos pobres em voláteis têm mais estrôncio-87 do que CAIs, favorecendo o cenário em que a Terra se agregou com mais água e elementos voláteis, que foram posteriormente perdidos nos primeiros poucos milhões de anos após sua formação.

o Avanços da Ciência O artigo é intitulado "Sobrevivência de portadores de p-nuclídeo presolar na nebulosa revelada por lixiviação gradual de inclusões refratárias de Allende."