La nebulosa de la mariposa, un ejemplo de una región de formación de estrellas en la nebulosa Tarántula. La barra de escala blanca es de 2 años luz o aproximadamente 120, 000 AU (Unidades Astronómicas). Una estrella central brillante, oscurecido por el polvo, modifica los isótopos de oxígeno en la nebulosa por fotodisociación de monóxido de carbono. Este es otro ejemplo de un entorno en el que los isótopos de oxígeno podrían modificarse en la nube molecular antes de la formación de un sistema planetario. Crédito:ASA y ESA
En la búsqueda por descubrir los orígenes de nuestro sistema solar, un equipo internacional de investigadores, incluyendo al científico planetario y cosmoquímico James Lyons de la Universidad Estatal de Arizona, ha comparado la composición del Sol con la composición de los materiales más antiguos que se formaron en nuestro sistema solar:inclusiones refractarias en meteoritos no metamorfoseados.
Al analizar los isótopos de oxígeno (variedades de un elemento que tienen algunos neutrones adicionales) de estas inclusiones refractarias, el equipo de investigación ha determinado que las diferencias de composición entre el Sol, Los planetas y otros materiales del sistema solar se heredaron de la nube molecular protosolar que existía incluso antes del sistema solar. Los resultados de su estudio se han publicado recientemente en Avances de la ciencia .
"Recientemente se ha demostrado que las variaciones en las composiciones isotópicas de muchos elementos de nuestro sistema solar se heredaron de la nube molecular protosolar, "dijo el autor principal Alexander Krot, de la Universidad de Hawaii. "Nuestro estudio revela que el oxígeno no es la excepción".
¿Nube molecular o nebulosa solar?
Cuando los científicos comparan los isótopos de oxígeno 16, 17 y 18, observan diferencias significativas entre la Tierra y el Sol. Se cree que esto se debe al procesamiento por luz ultravioleta del monóxido de carbono, que se descompone dando lugar a un gran cambio en las proporciones de isótopos de oxígeno en el agua. Los planetas se forman a partir de polvo que hereda las proporciones de isótopos de oxígeno modificadas a través de interacciones con el agua.
Lo que los científicos no saben es si el procesamiento ultravioleta ocurrió en la nube molecular madre que colapsó para formar el sistema proto-solar o más tarde en la nube de gas y polvo a partir de la cual se formaron los planetas. llamada la nebulosa solar.
Un ejemplo de una región de formación de estrellas en NGC 3324 en la nebulosa Carina, en el que las grandes estrellas vecinas esculpen la forma de la nebulosa y alteran la distribución de los isótopos de oxígeno mediante la fotodisociación del monóxido de carbono por la luz ultravioleta. Los resultados del trabajo aquí presentado favorecen la alteración de los isótopos de oxígeno en un entorno de nubes moleculares. La barra de escala blanca es de 5 años luz o 300, 000 AU (unidades astronómicas, la distancia entre la Tierra y el Sol). Crédito:NASA, ESA, Equipo de Hubble Heritage
Para determinar esto, el equipo de investigación se centró en el componente más antiguo de los meteoritos, llamadas inclusiones de calcio y aluminio (CAI). Usaron una microsonda de iones, imágenes de retrodispersión de electrones y análisis elementales de rayos X en el Instituto de Geofísica y Planetología de la Universidad de Hawaii para analizar cuidadosamente los CAI. Luego incorporaron un segundo sistema de isótopos (isótopos de aluminio y magnesio) para limitar la edad de los CAI, haciendo la conexión, por primera vez, entre la abundancia de isótopos de oxígeno y la masa de 26 isótopos de aluminio.
De estos isótopos de aluminio y magnesio, llegaron a la conclusión de que los CAI se formaron alrededor de 10, 000 a 20, 000 años después del colapso de la nube molecular madre.
"Esto es extremadamente temprano en la historia del sistema solar, "dijo Lyons, quien es profesor asociado de investigación en la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de ASU, "tan temprano que no habría tiempo suficiente para alterar los isótopos de oxígeno en la nebulosa solar".
Interpretación artística del proto-sol y la nebulosa solar. Los isótopos de oxígeno también se pueden alterar con la luz ultravioleta (flechas doradas) en este entorno. Es posible que también se hayan inyectado en la nebulosa solar isótopos radiogénicos de aluminio de vida corta (flechas onduladas de color marrón). Los recuadros muestran imágenes de retrodispersión de electrones de dos de las inclusiones de calcio y aluminio analizadas para este estudio. y la ubicación aproximada en la que se formaron estos condensados de alta temperatura. Los nuevos resultados presentados aquí indican que la alteración de los isótopos de oxígeno se produjo principalmente en la nube molecular madre, en lugar de en la nebulosa solar. La Tierra y todo lo que hay en la Tierra ha adquirido una composición de isótopos de oxígeno derivada de la nube molecular a partir de la cual se formó el sistema solar. La barra de escala blanca es tres AU (unidades astronómicas). Crédito:NASA JPL-Caltech / Lyons / ASU
Aunque se necesitan más mediciones y trabajo de modelado para evaluar completamente las implicaciones de estos hallazgos, tienen implicaciones para el inventario de compuestos orgánicos disponibles durante el sistema solar y más tarde la formación de planetas y asteroides.
"Cualquier restricción en la cantidad de procesamiento ultravioleta del material en la nebulosa solar o en la nube molecular madre es esencial para comprender el inventario de compuestos orgánicos que conducen a la vida en la Tierra, "Dijo Lyons.
