Den instabila atomen 92Nb, som för länge sedan försvunnit, ger information om början av vårt solsystem. Kredit:Makiko K. Haba
Med hjälp av den utdöda niob-92-atomen, ETH-forskare har kunnat datera händelser i det tidiga solsystemet med större precision än tidigare. Studien drar slutsatsen att supernovaexplosioner måste ha ägt rum i vår sols födelsemiljö.
Om en atom av ett kemiskt element har ett överskott av protoner eller neutroner, det blir instabilt. Den kommer att avge dessa ytterligare partiklar som gammastrålning tills den blir stabil igen. En sådan instabil isotop är niobium-92 ( 92 OBS), som experter också kallar en radionuklid. Dess halveringstid på 37 miljoner år är relativt kort, så det dog ut kort efter bildandet av solsystemet. I dag, bara dess stabila dotterisotop, zirkonium-92 ( 92 Zr), vittnar om existensen av 92 Obs.
Ändå har forskare fortsatt att använda den utdöda radionukliden i form av 92 OBS- 92 Zr kronometer, med vilken de kan datera händelser som ägde rum i det tidiga solsystemet för cirka 4,57 miljarder år sedan.
Användning av 92 OBS- 92 Zr kronometer har hittills begränsats av brist på exakt information om mängden 92 Nb som var närvarande vid solsystemets födelse. Detta äventyrar dess användning för att datera och bestämma produktionen av dessa radionuklider i stjärnmiljöer.
Meteoriter håller nyckeln till det avlägsna förflutna
Nu har ett forskarlag från ETH Zürich och Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) förbättrat denna kronometer avsevärt. Forskarna uppnådde denna förbättring med hjälp av ett smart knep:de återvann sällsynta zirkon- och rutilmineraler från meteoriter som var fragment av protoplaneten Vesta. Dessa mineraler anses vara de mest lämpade för bestämning 92 OBS, eftersom de ger exakta bevis på hur vanligt 92 Nb var vid tiden för meteoritens bildande. Sedan, med uran-bly-dateringsteknik (uranatomer som sönderfaller till bly), laget beräknade hur rikligt 92 Nb var vid den tiden solsystemets bildning. Genom att kombinera de två metoderna, forskarna lyckades förbättra precisionen avsevärt 92 OBS- 92 Zr kronometer.
"Denna förbättrade kronometer är således ett kraftfullt verktyg för att tillhandahålla exakta åldrar för bildandet och utvecklingen av asteroider och planeter - händelser som inträffade under de första tiotals miljoner år efter bildandet av solsystemet, säger Maria Schönbächler, Professor vid Institutet för geokemi och petrologi vid ETH Zürich, som ledde studien.
Supernovas släpper niobium-92
Nu när forskarna vet mer exakt hur rikligt 92 Nb var i början av vårt solsystem, de kan mer exakt bestämma var dessa atomer bildades och var materialet som utgör vår sol och planeterna har sitt ursprung.
Forskargruppens nya modell tyder på att det inre solsystemet, med de jordiska planeterna Jorden och Mars, är till stor del påverkad av material som skjuts ut av supernovor av typ Ia i vår galax Vintergatan. I sådana stjärnexplosioner, två kretsande stjärnor interagerar med varandra innan de exploderar och släpper stjärnmaterial. I kontrast, det yttre solsystemet matades främst av en kärnkollapssupernova – troligen i den stellar barnkammare där vår sol föddes –, där en massiv stjärna kollapsade in i sig själv och exploderade våldsamt.
