Ανακάλυψη προτείνει ότι ο 'πρωτο-ήλιος' έλαμπε κατά το σχηματισμό της πρώτης ύλης στο ηλιακό σύστημα

Πηγή: University of California, 11 Αυγούστου 2005

Από τα χημικά 'αποτυπώματα' που διατηρούνται στους πρωτόγονους μετεωρίτες, επιστήμονες στο πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας καθόρισαν ότι το νέφος αερίου που κατάρρευσε για να γίνει τελικά ο ήλιός μας, έλαμπε κατά τη διάρκεια του σχηματισμού του πρώτου υλικού στο ηλιακό σύστημα πολύ πριν από 4,5 δισεκατομμύρια έτη.

Η ανακάλυψή τους, που δημοσιεύτηκε στο Science, είναι η πρώτη απόδειξη ότι αυτός ο "πρωτο-ήλιος" διαδραμάτισε έναν σημαντικό ρόλο σε χημικό επίπεδο ώστε να διαμορφωθεί το ηλιακό σύστημα εκπέμποντας αρκετή υπεριώδη ενέργεια που έπαιζε το ρόλο καταλύτη για το σχηματισμό των οργανικών ενώσεων, του νερού και άλλων ενώσεων απαραίτητων για την εξέλιξη της ζωής στη Γη.

Οι επιστήμονες ζητούσαν να μάθουν εδώ και καιρό αν οι χημικές ενώσεις που δημιουργήθηκαν στο αρχικό ηλιακό σύστημα παρήχθησαν με τη βοήθεια της ενέργειας του αρχικού ήλιου ή σχηματίστηκαν με άλλα μέσα.

"Η βασική ερώτηση ήταν αν ο ήλιος έλαμπε ή ήταν σβηστός;" λέει ο Mark Χ. Thiemens, χημικός στο πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Σαν Ντιέγκο (UCSD) που διεύθυνε την ερευνητική ομάδα που πραγματοποίησε τη μελέτη. "Δεν υπάρχει όμως κανένα γεωλογικό αρχείο ηλικίας 4,55 δισεκατομμυρίων ετών που να μπορεί να απαντήσει".

Ο Vinai Rai, ένας μεταδιδακτορικός συνεργάτης του βρήκε μια λύση που θα μπορούσε να απαντήσει στην ερώτηση αυτή, κάνοντας μια εξαιρετικά ευαίσθητη μέτρηση. Έψαξε για τα χημικά αποτυπώματα του, υψηλής ενέργειας, ανέμου που προήλθαν από τον πρωτο-ήλιο και που είχαν παγιδευτεί στα ισότοπα των σουλφιδίων, που βρέθηκαν σε τέσσερις πρωτόγονες ομάδες μετεωριτών, που αποτελούν τα παλαιότερα κατάλοιπα του αρχικού ηλιακού συστήματος.

Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι αυτός ο άνεμος έριξε την ύλη από τον πυρήνα του περιστρεφόμενου ηλιακού νεφελώματος στον δίσκο προσαύξησής του - που έμοιαζε σαν την τηγανίτα - την περιοχή στην οποία οι μετεωρίτες, οι αστεροειδείς και οι πλανήτες διαμορφώθηκαν αργότερα.

Εφαρμόζοντας μια ειδική τεχνική - λέγεται τώρα Thiemens - που αναπτύχθηκε πριν πέντε έτη για να αποκαλύψει λεπτομέρειες για την πρόωρη ατμόσφαιρα της Γης, από τις μεταβολές στα ισότοπα του οξυγόνου και θείου, που ενσωματώθηκαν στους αρχαίους βράχους, οι χημικοί στο UCSD ήταν σε θέση να συμπεράνουν από τα σουλφίδια στους μετεωρίτες την ένταση του ηλιακού ανέμου και, ως εκ τούτου, την ένταση που έλαμπε ο πρωτο-ήλιος.

Καταλήγουν δε στο συμπέρασμα ότι η μικρή υπερβολή ενός ισοτόπου του θείου, του 33 , στους μετεωρίτες, υποδεικνύει την παρουσία "φωτοχημικών αντιδράσεων στο πρόωρο ηλιακό νεφέλωμα", κάτι που δείχνει ότι ο πρωτο-ήλιος έλαμπε αρκετά έντονα για να προκαλέσει τις χημικές αντιδράσεις.

"Αυτή η μέτρηση μας λέει για πρώτη φορά ότι ο ήλιος έλαμπε, και ότι υπήρχε αρκετό υπεριώδες φως για να προκαλέσει φωτοχημικές αντιδράσεις", λέει ο Thiemens. "Γνωρίζοντας τι συνέβη αυτό μας βοηθάει αφάνταστα στο να κατανοήσουμε τις διαδικασίες που σχημάτισαν τις ενώσεις στο πρόωρο ηλιακό σύστημα."

Οι αστρονόμοι θεωρούν ότι το ηλιακό νεφέλωμα άρχισε να διαμορφώνεται περίπου πριν 5 δισεκατομμύρια έτη, όταν ένα νέφος του διαστρικού αερίου και της σκόνης ενοχλήθηκε, ενδεχομένως από το κύμα κλονισμού ενός μεγάλου άστρου το οποίο εξερράγη και που κατέρρευσε κάτω από τη βαρύτητά του. Καθώς το περιστρεφόμενο δισκοειδές νεφέλωμα - κάτι σαν την τηγανίτα - έγινε ολοένα λεπτότερο, άρχισαν να διαμορφώνονται δίνες των μαζών και να γίνονται ολοένα μεγαλύτερες, σχηματίζοντας τελικά τους πλανήτες, τα φεγγάρια και τους αστεροειδείς. Ο πρωτο-ήλιος, εν τω μεταξύ, συνέχισε να συστέλλεται κάτω από τη βαρύτητά του και έγινε καυτότερο, αναπτύσσοντας έτσι ένα νέο αστέρι. Από αυτό το αστέρι, δηλαδή τον ήλιο μας, προήλθε ένας καυτός άνεμος ηλεκτρικά φορτισμένων ατόμων, που έδιωξε το μεγαλύτερο μέρος του αερίου και της σκόνης που παρέμενε από το νεφέλωμα, μακριά από το ηλιακό μας σύστημα.

Οι πλανήτες, τα φεγγάρια και πολλοί αστεροειδείς εν τω μεταξύ θερμάνθηκαν και το υλικό τους επανεπεξεργάστηκε από το σχηματισμό του ηλιακού νεφελώματος. Κατά συνέπεια, είχαν λίγο υλικό να προσφέρουν στους επιστήμονες για να βρουν ενδείξεις για την ανάπτυξη του ηλιακού νεφελώματος στο ηλιακό σύστημα. Εντούτοις, μερικοί πρωτόγονοι μετεωρίτες περιέχουν υλικό που έχει παραμείνει αμετάβλητο, επειδή ο πρωτο-ήλιος απομάκρυνε το υλικό αυτό από το κέντρο του ηλιακού νεφελώματος πολύ πριν από 4,5 δισεκατομμύρια έτη.

Και ο Thiemens αναφέρει ότι η τεχνική που χρησιμοποίησε  η ομάδα του για να βρει ότι ο πρωτο-ήλιος έλαμπε δυνατά μπορεί, επίσης, να εφαρμοστεί για να υπολογιστεί πότε και πού δημιουργήθηκαν οι διάφορες ενώσεις με τον καυτό άνεμο να τις απομάκρυνε έξω από τον πρωτο-ήλιο.

"Αυτός θα είναι ο επόμενος στόχος", τονίζει. "Μπορούμε να πούμε τι συνέβη βήμα με βήμα".