Een deel van het bouwmateriaal van de aarde was sterrenstof van rode reuzen, onderzoekers van ETH Zürich hebben vastgesteld. Ze hebben ook uitgelegd waarom de aarde meer van dit sterrenstof bevat dan de asteroïden of de planeet Mars, die verder van de zon staan.

Ongeveer 4,5 miljard jaar geleden, een interstellaire moleculaire wolk stortte in. In het centrum, de zon gevormd; daaromheen, een schijf van gas en stof verscheen, waaruit de aarde en de andere planeten zouden ontstaan. Dit grondig gemengde interstellaire materiaal omvatte exotische stofkorrels:"Sterrenstof dat zich rond andere zonnen had gevormd, " legt Maria Schönbächler uit, een professor aan het Instituut voor Geochemie en Petrologie aan de ETH Zürich en lid van de NCCR PlanetS. Deze stofkorrels vormden slechts een klein percentage van de totale stofmassa en waren ongelijk verdeeld over de schijf. "Het sterrenstof was als zout en peper, " zegt de geochemicus. Toen de planeten zich vormden, elk eindigde met zijn eigen mix.

Dankzij uiterst nauwkeurige meettechnieken, onderzoekers kunnen nu het sterrenstof detecteren dat aanwezig was bij de geboorte van ons zonnestelsel. Ze onderzoeken specifieke chemische elementen en meten de overvloed aan verschillende isotopen - de atomaire smaken van een bepaald element, die allemaal hetzelfde aantal protonen in hun kernen delen, maar variëren in het aantal neutronen.

"De variabele proporties van deze isotopen werken als een vingerafdruk, " zegt Schönbächler. "Stardust heeft echt extreme, unieke vingerafdrukken - en omdat het ongelijk verdeeld was over de protoplanetaire schijf, elke planeet en elke asteroïde kreeg zijn eigen vingerafdruk toen hij werd gevormd."

Palladium in meteorieten bestuderen

In de afgelopen 10 jaar, onderzoekers die gesteentemonsters van de aarde en meteorieten bestuderen, hebben deze zogenaamde isotopische anomalieën voor steeds meer elementen kunnen aantonen. Schönbächler en haar groep hebben naar meteorieten gekeken die oorspronkelijk deel uitmaakten van asteroïdekernen die lang geleden werden vernietigd, met een focus op het element palladium.

Andere teams hadden al aangrenzende elementen in het periodiek systeem onderzocht, zoals molybdeen en ruthenium, zodat het team van Schönbächler kon voorspellen wat hun palladiumresultaten zouden laten zien. Maar hun laboratoriummetingen bevestigden de voorspellingen niet. "De meteorieten bevatten veel kleinere palladiumafwijkingen dan verwacht, " zegt Mattias Ek, postdoc aan de Universiteit van Bristol die de isotopenmetingen deed tijdens zijn promotieonderzoek aan de ETH.

Nutsvoorzieningen, de onderzoekers hebben een nieuw model bedacht om deze resultaten te verklaren, zoals ze rapporteren in het journaal Natuurastronomie . Ze beweren dat sterrenstof voornamelijk bestond uit materiaal dat werd geproduceerd in rode reuzensterren. Dit zijn verouderende sterren die uitzetten omdat ze de brandstof in hun kern hebben opgebruikt. onze zon, te, zal over 4 of 5 miljard jaar een rode reus worden.

In deze sterren, zware elementen zoals molybdeen en palladium werden geproduceerd door wat bekend staat als het langzame invangproces van neutronen. "Palladium is iets vluchtiger dan de andere gemeten elementen. minder ervan condenseerde tot stof rond deze sterren, en daarom is er minder palladium van sterrenstof in de meteorieten die we hebben bestudeerd, ' zegt Ek.

De ETH-onderzoekers hebben ook een plausibele verklaring voor een andere stardust-puzzel:de grotere overvloed aan materiaal van rode reuzen op aarde in vergelijking met Mars of Vesta of andere asteroïden verder in het zonnestelsel. Dit buitenste gebied zag een opeenhoping van materiaal van supernova-explosies.

"Toen de planeten zich vormden, temperaturen dichter bij de zon waren erg hoog, " legt Schönbächler uit. Dit veroorzaakte onstabiele stofkorrels, bijvoorbeeld, die met een ijzige korst, verdampen. Het interstellaire materiaal bevatte meer van dit soort stof dat dicht bij de zon werd vernietigd, terwijl sterrenstof van rode reuzen minder vatbaar was voor vernietiging en zich daar dus concentreerde. Het is denkbaar dat stof afkomstig van supernova-explosies ook makkelijker verdampt, omdat het wat kleiner is. "Hierdoor kunnen we verklaren waarom de aarde de grootste verrijking heeft van sterrenstof van rode reuzensterren in vergelijking met andere lichamen in het zonnestelsel, ', zegt Schönbachler.