Met behulp van het uitgestorven niobium-92-atoom, ETH-onderzoekers hebben gebeurtenissen in het vroege zonnestelsel nauwkeuriger kunnen dateren dan voorheen. De studie concludeert dat supernova-explosies moeten hebben plaatsgevonden in de geboorteomgeving van onze zon.

Als een atoom van een chemisch element een overschot aan protonen of neutronen heeft, het wordt onstabiel. Het zal deze extra deeltjes als gammastraling afstoten totdat het weer stabiel wordt. Een van die onstabiele isotoop is niobium-92 ( ⁹² Nb), die experts ook wel een radionuclide noemen. De halfwaardetijd van 37 miljoen jaar is relatief kort, dus stierf het kort na de vorming van het zonnestelsel uit. Vandaag, alleen zijn stabiele dochterisotoop, zirkonium-92 ( ⁹² Zr), getuigt van het bestaan ​​van ⁹² NB.

Toch zijn wetenschappers doorgegaan met het gebruik van de uitgestorven radionuclide in de vorm van de ⁹² Nb- ⁹² Zr chronometer, waarmee ze gebeurtenissen kunnen dateren die zo'n 4,57 miljard jaar geleden in het vroege zonnestelsel plaatsvonden.

Gebruik van de ⁹² Nb- ⁹² Zr-chronometer werd tot nu toe beperkt door een gebrek aan nauwkeurige informatie over de hoeveelheid ⁹² Nb die aanwezig was bij de geboorte van het zonnestelsel. Dit compromitteert het gebruik ervan voor het dateren en het bepalen van de productie van deze radionucliden in stellaire omgevingen.

Meteorieten bevatten de sleutel tot het verre verleden

Nu heeft een onderzoeksteam van ETH Zürich en het Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) deze chronometer sterk verbeterd. De onderzoekers bereikten deze verbetering door een slimme truc:ze wonnen zeldzame zirkoon- en rutielmineralen uit meteorieten die fragmenten waren van de protoplaneet Vesta. Deze mineralen worden beschouwd als het meest geschikt om te bepalen ⁹² Nb, omdat ze precies aantonen hoe vaak ⁹² Nb was ten tijde van de vorming van de meteoriet. Vervolgens, met de uranium-looddateringstechniek (uraniumatomen die vervallen tot lood), het team berekende hoe overvloedig ⁹² Nb was ten tijde van de vorming van het zonnestelsel. Door de twee methoden te combineren, de onderzoekers zijn erin geslaagd de precisie van de ⁹² Nb- ⁹² Zr chronometer.

"Deze verbeterde chronometer is dus een krachtig hulpmiddel om precieze leeftijden te bepalen voor de vorming en ontwikkeling van asteroïden en planeten - gebeurtenissen die plaatsvonden in de eerste tientallen miljoenen jaren na de vorming van het zonnestelsel, " zegt Maria Schönbächler, Professor aan het Instituut voor Geochemie en Petrologie aan de ETH Zürich, die de studie leidde.

Supernova's brengen niobium-92 . uit

Nu de onderzoekers nauwkeuriger weten hoe overvloedig ⁹² Nb stond helemaal aan het begin van ons zonnestelsel, ze kunnen nauwkeuriger bepalen waar deze atomen zijn gevormd en waar het materiaal waaruit onze zon en de planeten bestaan, is ontstaan.

Het nieuwe model van het onderzoeksteam suggereert dat het binnenste zonnestelsel, met de terrestrische planeten Aarde en Mars, wordt grotendeels beïnvloed door materiaal dat wordt uitgestoten door Type Ia-supernova's in ons Melkwegstelsel. Bij zulke stellaire explosies, twee in een baan om de aarde draaiende sterren interageren met elkaar voordat ze exploderen en stellair materiaal vrijgeven. In tegenstelling tot, het buitenste zonnestelsel werd voornamelijk gevoed door een supernova die instortte - waarschijnlijk in de sterrenkraamkamer waar onze zon werd geboren -, waarin een massieve ster instortte en met geweld explodeerde.