Kita semua pernah mendengar yang ini: ketika Anda minum segelas air, air itu sudah melalui banyak saluran pencernaan orang lain. Mungkin Attila the Hun's atau Vlad the Impaler; bahkan mungkin Tyrannosaurus Rex.
Nah, hal yang sama berlaku untuk bintang dan materi. Semua hal yang kita lihat di sekitar kita di Bumi ini, bahkan tubuh kita sendiri, telah melewati setidaknya satu siklus kelahiran dan kematian bintang, mungkin lebih. Tapi tipe bintang yang mana?
Itulah yang ingin diketahui oleh tim peneliti di ETH Zurich (Ecole polytechnique federale de Zurich).
Kisah Tata Surya kita dimulai sekitar 4,5 miliar tahun yang lalu ketika awan molekul runtuh. Di tengah awan yang runtuh, Matahari mulai hidup dalam semburan fusi, dan cakram gas dan debu terbentuk di sekitarnya. Akhirnya, semua planet di Tata Surya kita terbentuk dari piringan protoplanet itu.
Di dalam piringan itu ada butiran debu yang terbentuk di sekitar bintang-bintang tertentu. Biji-bijian khusus ini didistribusikan secara tidak merata ke seluruh cakram, "seperti garam dan merica," menurut Maria Schönbächler, seorang profesor di Institut Geokimia dan Petrologi di ETH Zurich. Ketika planet-planet Tata Surya terbentuk, masing-masing berisi campuran gas dan debu, dan biji-bijian khusus itu.
Kemajuan dalam teknik pengukuran memungkinkan para ilmuwan untuk mendeteksi bahan dari planet yang terbentuk, dan untuk menentukan asal-usulnya. Semuanya bermuara pada isotop. Isotop adalah atom dari unsur tertentu dengan jumlah proton yang sama dalam nukleusnya, tetapi jumlah neutron yang berbeda. Misalnya, ada berbagai isotop karbon, seperti C13 dan C14. Sementara semua isotop karbon memiliki 6 proton, C13 memiliki 7 neutron sementara C14 memiliki 8 neutron.
Campuran berbagai isotop di sebuah planet — tidak hanya karbon tetapi juga unsur-unsur lain — seperti sidik jari. Dan sidik jari itu dapat memberi tahu banyak ilmuwan tentang asal usul tubuh.
"Stardust memiliki sidik jari yang unik dan ekstrem - dan karena tersebar secara tidak merata melalui cakram protoplanet, setiap planet dan setiap asteroid mendapatkan sidik jari sendiri ketika terbentuk," kata Schönböchler dalam siaran pers.
Selama bertahun-tahun, para ilmuwan telah mempelajari sidik jari ini di Bumi dan meteorit. Perbandingan antara keduanya mengungkapkan bagaimana bintang raksasa merah yang telah lama mati telah menyumbangkan materi pada pembentukan Bumi dan semua yang ada di atasnya. Termasuk kita.
Para ilmuwan telah mampu membandingkan anomali isotop antara Bumi dan meteorit untuk semakin banyak unsur. Schönböchler dan ilmuwan lain di balik sebuah penelitian baru telah meneliti meteorit yang merupakan bagian dari inti asteroid yang dihancurkan sejak lama. Mereka fokus pada elemen paladium.
Studi sebelumnya oleh para ilmuwan lain telah meneliti rasio isotop untuk unsur-unsur lain, seperti ruthenium dan molibdenum, yang merupakan tetangga palladium pada tabel periodik. Hasil-hasil sebelumnya memungkinkan tim Schönböchler untuk memprediksi apa yang akan mereka temukan ketika mereka mencari isotop paladium.
Mereka mengharapkan jumlah paladium yang serupa tetapi mendapat kejutan.
"Meteorit mengandung anomali paladium jauh lebih kecil dari yang diharapkan," kata Mattias Ek, postdoc di University of Bristol yang membuat pengukuran isotop selama penelitian doktoralnya di ETH.
Dalam makalah mereka, tim menyajikan model baru untuk menjelaskan hasil ini. Makalah ini berjudul "Asal usulsheterogenitas isotop-proses dalam cakram protoplanet surya. ” Itu diterbitkan dalam jurnal Nature Astronomy pada 9 Desember 2019. Penulis utama adalah Mattias Ek.
Model mereka menunjukkan bahwa meskipun segala sesuatu di Tata Surya kita diciptakan dari debu bintang, salah satu jenis bintang memberikan kontribusi paling besar ke Bumi: bintang raksasa merah, atau bintang cabang raksasa asimptotik (AGB). Ini adalah bintang-bintang dalam kisaran massa yang sama dengan Matahari kita yang mengembang menjadi raksasa merah ketika menguras hidrogennya. Matahari kita sendiri akan menjadi salah satunya dalam waktu sekitar 4 atau 5 miliar tahun.
Sebagai bagian dari kondisi akhir mereka, bintang-bintang ini mensintesis elemen-elemen dalam apa yang disebut proses-s. S-proses, atau proses penangkapan neutron lambat, menciptakan unsur-unsur seperti paladium, dan tetangganya pada tabel periodik, ruthenium dan molibdenum. Pada catatan yang menarik, proses-s menciptakan unsur-unsur ini dengan biji nuklei besi, yang dibuat sendiri dalam supernova pada generasi bintang sebelumnya.
“Palladium sedikit lebih mudah menguap dari elemen-elemen lain yang diukur. Akibatnya, lebih sedikit yang terkondensasi menjadi debu di sekitar bintang-bintang ini, dan karenanya ada lebih sedikit paladium dari debu bintang di meteorit yang kami pelajari, ”kata Ek.
Ada lebih banyak bahan dari raksasa merah di susunan bumi daripada di Mars, atau di asteroid seperti Vesta yang jauh di Tata Surya kita. Wilayah luar mengandung lebih banyak bahan dari supernova. Tim mengatakan mereka dapat menjelaskan mengapa itu terjadi.
"Ketika planet-planet terbentuk, suhu yang lebih dekat ke Matahari sangat tinggi," jelas Schönbächler. Beberapa butiran debu lebih tidak stabil daripada yang lain, termasuk yang memiliki lapisan es. Jenis itu hancur di Tata Surya bagian dalam, dekat dengan Matahari. Tetapi stardust dari raksasa merah lebih stabil dan tahan terhadap kehancuran, sehingga lebih terkonsentrasi di dekat matahari. Para penulis mengatakan bahwa debu dari ledakan supernova juga cenderung menguap lebih cepat karena lebih kecil. Jadi ada lebih sedikit di Tata Surya bagian dalam, dan di Bumi.
"Ini memungkinkan kita untuk menjelaskan mengapa Bumi memiliki pengayaan debu bintang terbesar dari bintang raksasa merah dibandingkan dengan benda lain di tata surya," kata Schönbächler.
Lebih:
- Siaran Pers: Stardust dari raksasa merah
- Makalah Penelitian: Asal usuls-program isotop heterogenitas dalam disk protoplanet surya
- Majalah Luar Angkasa: Studi Baru Mengungkap Bagaimana Bumi dan Mars Dibentuk
