Una sezione sottile di meteorite al microscopio. Colori diversi rappresentano minerali diversi, perché la luce li attraversa in modi diversi. Gli aggregati minerali rotondi sono condri, che sono un componente importante nei meteoriti primitivi. Credito: Nicole Xike Nie
Un nuovo lavoro rivela che il potassio della Terra è arrivato dal servizio di consegna meteoritica.
Il potassio terrestre arrivato dal servizio di consegna meteoritico trova una nuova ricerca guidata da Nicole Nie e Da Wang di Carnegie. Il loro lavoro, pubblicato il 26 gennaio sulla rivista Scienza, mostra che alcuni meteoriti primitivi contengono una diversa miscela di isotopi di potassio rispetto a quelli trovati in altri meteoriti più elaborati chimicamente. Questi risultati possono aiutare a chiarire i processi che hanno modellato il nostro Sistema Solare e determinato la composizione dei suoi pianeti.
"Le condizioni estreme che si trovano negli interni stellari consentono alle stelle di produrre elementi utilizzando la fusione nucleare", ha spiegato Nie, un ex Carnegie postdoc ora a Caltech. "Ogni generazione stellare semina la materia prima da cui nascono le generazioni successive e possiamo tracciare la storia di questo materiale nel tempo".
Parte del materiale prodotto all'interno delle stelle può essere espulso nello spazio, dove si accumula sotto forma di nube di gas e polvere. Più di 4.5 miliardi di anni fa, una di queste nubi collassò su se stessa per formare il nostro Sole.
I resti di questo processo hanno formato un disco rotante attorno alla stella appena nata. Alla fine, i pianeti e altri oggetti del Sistema Solare si sono uniti da questi avanzi, compresi i corpi dei genitori che in seguito si sono separati per diventare asteroidi e meteoriti.
"Studiando le variazioni nella documentazione isotopica conservata all'interno dei meteoriti, possiamo tracciare i materiali di partenza da cui si sono formati e costruire una linea temporale geochimica dell'evoluzione del nostro Sistema Solare", ha aggiunto Wang, che ora è alla Chengdu University of Technology.
Una sezione sottile di meteorite al microscopio, caratterizzata da una condrula con trame complesse. I condri sono tra i materiali più antichi del Sistema Solare. Credito: Nicole Xike Nie
Ogni elemento contiene un numero univoco di protoni, ma i suoi isotopi hanno un numero variabile di neutroni. La distribuzione di diversi isotopi dello stesso elemento in tutto il Sistema Solare è un riflesso della composizione della nube di materiale da cui è nato il Sole. Molte stelle hanno contribuito a questa cosiddetta nube molecolare solare, ma i loro contributi non erano uniformi, il che può essere determinato studiando il contenuto isotopico dei meteoriti.
Wang e Nie, insieme ai colleghi della Carnegie Anat Shahar, Zachary Torrano, Richard Carlson e Conel Alexander, hanno misurato i rapporti di tre isotopi di potassio in campioni di 32 diversi meteoriti.
Il potassio è particolarmente interessante perché è quello che viene chiamato un elemento moderatamente volatile, chiamato per avere punti di ebollizione relativamente bassi che ne fanno evaporare abbastanza facilmente. Di conseguenza, è difficile cercare schemi che precedono il Sole nei rapporti isotopici dei volatili: semplicemente non si attaccano alle calde condizioni di formazione stellare abbastanza a lungo da mantenere un record facilmente leggibile.
"Tuttavia, utilizzando strumenti molto sensibili e adatti, abbiamo trovato schemi nella distribuzione dei nostri isotopi di potassio che sono stati ereditati da materiali pre-solari e differivano tra i tipi di meteoriti", ha detto Nie.
Hanno scoperto che alcuni dei meteoriti più primitivi chiamati condriti carboniose, che si sono formati nel Sistema Solare esterno, contenevano più isotopi di potassio prodotti da enormi esplosioni stellari, chiamate supernove. Mentre altri meteoriti, quelli che più frequentemente si schiantano sulla Terra, chiamati condriti non carboniose, contengono gli stessi rapporti isotopici del potassio visti sul nostro pianeta natale e altrove nel Sistema Solare interno.
"Questo ci dice che, come una pastella per dolci mal mescolata, non c'era una distribuzione uniforme dei materiali tra i confini esterni del Sistema Solare, dove si formavano le condriti carboniose, e il Sistema Solare interno, dove viviamo", ha concluso Shahar.
Per anni, Carnegie Earth e scienziati planetari hanno lavorato per rivelare le origini degli elementi volatili della Terra. Alcuni di questi elementi potrebbero essere stati trasportati fin qui dal Sistema Solare esterno sul dorso di condriti carboniose. Tuttavia, poiché lo schema degli isotopi di potassio pre-solari trovati nelle condriti non carboniose corrispondeva a quello visto sulla Terra, questi meteoriti sono la probabile fonte del potassio del nostro pianeta.
"Solo di recente gli scienziati hanno sfidato una convinzione un tempo radicata che le condizioni nella nebulosa solare che ha dato vita al nostro Sole fossero abbastanza calde da bruciare tutti gli elementi volatili", ha aggiunto Shahar. "Questa ricerca fornisce nuove prove che i volatili potrebbero sopravvivere alla formazione del Sole".
Sono necessarie ulteriori ricerche per applicare questa nuova conoscenza ai nostri modelli di formazione dei pianeti e vedere se aggiusta le credenze di lunga data su come la Terra e i suoi vicini sono nati.
Riferimento: "I meteoriti hanno ereditato anomalie nucleosintetiche del potassio-40 prodotte nelle supernove" di Nicole X. Nie, Da Wang, Zachary A. Torrano, Richard W. Carlson, Conel M. O'D. Alexander e Anat Shahar, 26 gennaio 2023, Scienza.
DOI: 10.1126/science.abn1783
Questo lavoro è stato sostenuto da a
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