Les restes de meteorits són el material sòlid més antic trobat a la Terra

La mostra de pols més antiga, potser de fa 7.000 milions d’anys, precedeix a la formació del nostre planeta i del sol.

Gra presolar
Les expulsions riques en contingut de pols d’estrelles evolucionades semblants a la Nebulosa de l’Ou representada a la imatge, són fonts plausibles de les grans partícules de carbur de silici presolar que es troben en meteorits com Murchison.
(Imatge cortesia NASA, W. Sparks (STScI) i R. Sahai (JPL). Insert: gra SiC amb ~ 8 micròmetres en la seva dimensió més llarga. Imatge de cortesia de Janaína N. Ávila.)

Fa menys de 50 anys, el 28 de setembre de 1969, un meteorit es va estavellar a prop del poble rural de Murchison, a Victoria, Austràlia. Els testimonis van veure una bola de foc pel cel que es va trencar en tres trossos just abans de les 11 hores, seguida d’un tremolor audible a la zona. S’hi va trobar diversos fragments del meteorit, el més gran dels quals, amb una massa de 680 grams, es va estavellar a través d’un terrat i va aterrar en un munt de fenc. En conjunt, es van recuperar uns 100 quilograms de meteorit Murchison que van ser enviats a institucions científiques de tot el món.

“El meteorit Murchison és un recurs meravellós per a la comunitat científica”, diu Philipp Heck, un conservador de meteorits del Field  Museum de Chicago, que acull una gran part de l’objecte extraterrestre. “Conté alguns dels condensats més antics del sistema solar i també materials presolars.”

“Alguns d’aquests materials presolars —grans microscòpics que es formaven abans del sol, d’uns 2 a 30 micròmetres de llargada— tenen una antiguitat d’entre 4,6 i 4,9 milions d’anys. I un dels grans analitzats en un estudi publicat a Proceedings of the National  Academy of  Sciences  s’estima que té aproximadament 7.000 milions d’anys, cosa que el converteix en el material més antic conegut de la Terra.

“El més antic té uns 3.000 milions d’anys més que el sol, cosa que fa que tingui uns 7 o 7,5 mil milions d’anys”, afirma Heck, l’autor principal de l’estudi. El Sol es va formar fa uns 4.600 milions d’anys i la Terra es va formar fa uns 4.54 mil milions d’anys.

Una part del meteorit Murchison al Smithsonian’s National Museum of Natural History.
(Font: Basilicofresco a través de Wikicommons sota CC BY-SA 3.0)

En el nou estudi es van analitzar cinquanta grans de material presolar i l’equip de recerca va poder estimar l’antiguitat de 40 d’ells. Segons la investigació, la majoria (aproximadament un 60 per cent) va precedir el sistema solar en 300 milions d’anys o menys. Es va trobar que només uns quants grans, aproximadament un 8 per cent, eren més de mil milions d’anys més antics que el sistema solar, cosa que els converteix en el material més antic mai datat. Aquests grans es van separar originalment dels fragments del meteorit Murchison a la Universitat de Chicago fa més de 30 anys i es van conservar perquè els futurs científics els poguessin estudiar amb tecnologies modernes de datació.

“Utilitzem diferents reactius químics, inclosos els àcids, per dissoldre els silicats i tot el que es va formar en el sistema solar per obtenir aquesta fracció de la pols presolar resistent als àcids”, diu Heck. Descriu el mètode com a “cremar el paller per trobar l’agulla”, i mentre que es perd algun material presolar en el procés, la tècnica ha donat desenes de milers de minúsculs grans presolars, però només uns 100 de “grans”.

“Gran” és un terme relatiu en aquest cas, tenint en compte que tota la massa de material analitzada en el nou estudi és de només 300 nanograms, o 300 milmilionèsimes de gram. Per datar aquesta minúscula quantitat de material, els investigadors van buscar la riquesa en certs àtoms formats per raigs còsmics que varen impactar sobre els grans de pols.

Per realitzar la datació del material, els investigadors van utilitzar una tècnica única per mesurar els efectes que causen els raigs còsmics que impacten contra els grans. “Quan aquests grans flueixen per l’espai, estan exposats a raigs còsmics, i els raigs còsmics galàctics als quals estan exposats són predominantment protons d’alta energia”, afirma Heck. “La majoria, només travessen el gra sòlid. Però a vegades hi ha una interacció, i un d’aquests protons pot xocar amb un àtom del gra.”

L’equip va mesurar les restes de protons de raigs còsmics que van impactar amb molècules de carbur de silici i que van trencar els àtoms de silici en diferents components. “El silici es pot dividir en heli i neó”, afirma Heck. “Podem agafar aquest gra i situar-lo en un espectròmetre de masses. Escalfem el gra amb un làser, alliberem el gas i simplement comptem els àtoms de neó i els àtoms d’heli. Amb el tipus d’isòtop d’heli i el tipus d’isòtop de neó podem determinar llavors si van ser produïts per raigs còsmics o no. I quan sabem quants àtoms d’heli i neó produïts per raigs còsmics tenim, podem calcular una edat, perquè la producció és bastant constant amb el pas del temps.”

Escanneig amb micrografia electrònica d’un gra de carbur de silici presolar datat. El gra té uns 8 micròmetres en la seva dimensió més llarga.
(Imatge cortesia de Janaína N. Ávila)

Aquesta tècnica de datació, que compta els àtoms restants de les col·lisions amb els rajos còsmics, s’ha provat en acceleradors de partícules per confirmar que pot proporcionar una estimació d’edat precisa. Heck ho compara amb “posar una galleda en una tempesta de pluja, després mesurar la quantitat d’aigua que s’ha acumulat i, a continuació, podem estimar la magnitud total de l’esdeveniment. Només funciona si la pluviositat és constant amb el temps i, per sort, això passa amb els raigs còsmics.”

Tanmateix, encara no es poden utilitzar altres tècniques de datació, com comparar els índexs d’isòtops deixats per la descomposició de materials radioactius, per proporcionar una data absoluta per a aquests antics grans de pols. I com més antic és el material, o més gran és el gra, més gran és la incertesa en l’estimació de la datació.

“Hi ha una gran incertesa perquè s’empren molts models per determinar aquestes edats”, afirma Pierre Haenecour, professor ajudant del University of Arizona’s Lunar and Planetary Laboratory que estudia els meteorits i els grans de pols interestel·lars (però que no va participar en el nou estudia). Cal estimar, per exemple, la velocitat en què els raigs còsmics afecten el material i el nombre de vegades que aquestes interaccions separen els àtoms de silici. “No és una manera senzilla de mesurar l’abundància isotòpica i aconseguir una edat directament a partir d’aquesta mesura. Per tant, és una estimació difícil. Però així i tot, saber que [alguns] d’aquests grans tenen almenys 300 milions d’anys mes d’antiguitat que qualsevol cosa del sistema solar és… confirmar que són efectivament els sòlids més antics del sistema solar.”

Pel que fa al gra més antic, Haenecour diu, “Crec que és difícil saber realment que aquest gra té 7.000 milions d’anys”, però afegeix que sembla ser molt més antic que els altres grans de l’estudi.

Heck i els seus col·laboradors també prenen com a hipòtesi que la majoria dels grans de l’estudi s’haurien pogut formar durant un període de formació activa d’estrelles fa uns 7.000 milions d’anys, cosa que hauria produït grans quantitats de pols fa aproximadament 4.6 a 4.9 mil milions d’anys, la mateixa edat que la majoria dels grans. Aquests grans de pols, formats en algun lloc de la Via Làctia, es van agrupar i, finalment, van entrar al disc de gas i pols al voltant del sol acabat de formar, on es van barrejar amb material que es va agrupar en un asteroide. Milers de milions d’anys després, un tros d’aquest asteroide es va estavellar a Austràlia. Només al voltant del cinc per cent dels meteorits contenen grans presolars i, en aquelles roques espacials úniques, el material presolar només representa algunes parts per milió de tots els grans del meteorit.

En el futur, Heck i altres aïllaran més grans presolars dels meteorits com Murchison i continuaran datant-los mitjançant la tècnica del raig còsmic. Amb més grans, els investigadors poden perfeccionar les seves estimacions de datatge per millorar encara més la precisió del mètode. I els investigadors també podrien millorar les tècniques d’espectroscòpia per mesurar possiblement les ràtios d’urani i d’isòtops de plom per obtenir una edat absoluta, similar a la datació de les roques terrestres, segons Haenecour.

“Amb aquest estudi acabem de començar aquest viatge d’exploració de la història de la galàxia amb meteorits”, afirma Heck. “El més increïble és que tenim una roca a la nostra col·lecció que acabem de treure de l’armari i ja estem aprenent alguna cosa sobre la història de la nostra galàxia.”

(Autor / Font: Jay Bennett / smithsonianmag.com)

Comparteix!

1 Comentari

  1. Martí Costa Borràs ha dit:

    Magnific article

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *

Informació básica sobre protecció de dades:El responsable del processament és Agrupació Astronòmica de Terrassa. Les dades seran processades per gestionar i moderar els teus comentaris. La legitimació de processament és el consentiment de l'interessat. No es transferiran dades a tercers, llevat d'obligació legal. Teniu dret a accedir, rectificar i esborrar dades, així com altres drets, com s'explica a política de privadesa.