Kita semua pernah mendengarnya: ketika anda minum segelas air, air itu sudah melalui banyak saluran pencernaan orang lain. Mungkin Attila the Hun's atau Vlad the Impaler's; mungkin juga Tyrannosaurus Rex's.
Perkara yang sama berlaku untuk bintang dan jirim. Semua perkara yang kita lihat di sekitar kita di Bumi, bahkan badan kita sendiri, telah melalui sekurang-kurangnya satu kitaran kelahiran dan kematian yang luar biasa, mungkin lebih banyak lagi. Tetapi jenis bintang mana?
Itulah yang ingin diketahui oleh pasukan penyelidik di ETH Zurich (Ecole polytechnique federale de Zurich).
Kisah Sistem Suria kita bermula kira-kira 4.5 bilion tahun yang lalu ketika awan molekul runtuh. Di tengah-tengah awan yang runtuh itu Matahari hidup dalam ledakan gabungan, dan cakera gas dan debu terbentuk di sekelilingnya. Akhirnya, semua planet di Sistem Suria kita terbentuk dari cakera protoplanet itu.
Di dalam cakera bahan itu terdapat butiran debu yang terbentuk di sekitar bintang lain. Biji-bijian khas ini diedarkan secara tidak rata ke seluruh cakera, "seperti garam dan lada," menurut Maria Schönbächler, seorang profesor di Institut Geokimia dan Petrologi di ETH Zurich. Ketika planet-planet dari Sistem Suria terbentuk, masing-masing mengandungi campuran gas dan debu sendiri, dan biji-bijian khas itu.
Kemajuan dalam teknik pengukuran memungkinkan para saintis untuk mengesan bahan dari planet yang terbentuk, dan untuk menentukan asalnya. Semuanya turun ke isotop. Isotop adalah atom unsur yang diberikan dengan bilangan proton yang sama dalam nukleusnya, tetapi bilangan neutron yang berbeza. Contohnya, terdapat isotop karbon yang berbeza, seperti C13 dan C14. Walaupun semua isotop karbon mempunyai 6 proton, C13 mempunyai 7 neutron sementara C14 mempunyai 8 neutron.
Campuran isotop yang berbeza di planet ini - bukan hanya karbon tetapi unsur-unsur lain juga - seperti cap jari. Dan cap jari itu dapat memberitahu banyak saintis mengenai asal-usul tubuh.
"Stardust mempunyai cap jari yang sangat ekstrem dan unik - dan kerana tersebar tidak rata melalui cakera protoplanet, setiap planet dan setiap asteroid mendapat cap jari sendiri ketika terbentuk," kata Schönböchler dalam siaran pers.
Selama bertahun-tahun, saintis telah mengkaji cap jari ini di Bumi dan di meteorit. Perbandingan antara kedua-duanya menunjukkan betapa bintang-bintang gergasi merah yang telah lama mati menyumbang kepada pembentukan Bumi dan semua yang ada di dalamnya. Termasuk kita.
Para saintis dapat membandingkan anomali isotop ini antara Bumi dan meteorit untuk lebih banyak unsur. Schönböchler dan saintis lain di sebalik kajian baru telah memeriksa meteorit yang merupakan sebahagian daripada inti asteroid yang dimusnahkan sejak dulu. Mereka fokus pada unsur paladium.
Kajian terdahulu oleh saintis lain telah mengkaji nisbah isotop untuk unsur-unsur lain, seperti ruthenium dan molibdenum, yang merupakan tetangga paladium pada jadual berkala. Hasil sebelumnya membolehkan pasukan Schönböchler meramalkan apa yang akan mereka dapati ketika mereka mencari isotop paladium.
Mereka menjangkakan jumlah paladium yang serupa tetapi mendapat kejutan.
"Meteorit mengandung anomali paladium jauh lebih kecil daripada yang dijangkakan," kata Mattias Ek, postdoc di University of Bristol yang membuat pengukuran isotop semasa penyelidikan doktoralnya di ETH.
Dalam makalah mereka, pasukan menyajikan model baru untuk menjelaskan hasil ini. Makalah ini bertajuk "Asal daris-proses heterogenitas isotop dalam cakera protoplanet solar. " Ia diterbitkan dalam jurnal Nature Astronomy pada 9 Disember 2019. Penulis utama adalah Mattias Ek.
Model mereka menunjukkan bahawa walaupun semua yang ada di Sistem Suria kita diciptakan dari stardust, satu jenis bintang paling banyak menyumbang kepada Bumi: gergasi merah, atau bintang cawangan raksasa asimptotik (AGB). Ini adalah bintang dalam julat jisim yang sama dengan Matahari kita yang mengembang menjadi raksasa merah ketika mereka menghabiskan hidrogennya. Matahari kita sendiri akan menjadi salah satunya dalam kira-kira 4 atau 5 bilion tahun.
Sebagai sebahagian dari keadaan akhir mereka, bintang-bintang ini mensintesis elemen dalam apa yang disebut proses s. Proses s, atau proses penangkapan neutron yang perlahan, menghasilkan unsur-unsur seperti paladium, dan tetangganya di atas jadual berkala, ruthenium dan molibdenum. Pada catatan yang menarik, proses s menghasilkan unsur-unsur ini dengan biji inti besi, yang diciptakan sendiri dalam supernova pada bintang-bintang generasi sebelumnya.
"Paladium sedikit lebih mudah berubah daripada unsur-unsur lain yang diukur. Akibatnya, kurang dari itu terkondensasi menjadi debu di sekitar bintang-bintang ini, dan oleh itu terdapat sedikit paladium dari stardust pada meteorit yang kami kaji, ”kata Ek.
Terdapat banyak bahan dari raksasa merah dalam alat solek Bumi daripada yang terdapat di Marikh, atau di asteroid seperti Vesta yang lebih jauh di Sistem Suria kita. Kawasan luar mengandungi lebih banyak bahan dari supernova. Pasukan mengatakan bahawa mereka dapat menjelaskan mengapa demikian.
"Semasa planet terbentuk, suhu yang lebih dekat dengan Matahari sangat tinggi," jelas Schönbächler. Sebilangan butiran debu lebih tidak stabil daripada yang lain, termasuk biji-bijian dengan kerak es. Jenis itu musnah di Sistem Suria dalaman, dekat dengan Matahari. Tetapi stardust dari raksasa merah lebih stabil dan menentang kehancuran, jadi lebih pekat dekat dengan Matahari. Penulis mengatakan bahawa habuk dari letupan supernova juga cenderung menguap dengan lebih cepat kerana ia lebih kecil. Oleh itu, terdapat lebih sedikit di dalam Sistem Suria dalaman dan di Bumi.
"Ini memungkinkan kita untuk menjelaskan mengapa Bumi memiliki pengayaan bintang yang terbesar dari bintang gergasi merah dibandingkan dengan badan lain dalam sistem suria," kata Schönbächler.
Lagi:
- Siaran Akhbar: Stardust dari gergasi merah
- Kertas Penyelidikan: Asal usuls-proses heterogenitas isotop dalam cakera protoplanet solar
- Space Magazine: Kajian Baru menjelaskan bagaimana Bumi dan Marikh terbentuk
