Carl Sagan vĩ đại quá cố đã nói: “Chúng ta được tạo thành từ các chất liệu của các vì sao”: ám chỉ đến tính chất chu kỳ của sinh và tử trong vũ trụ, và quan điểm cho rằng cả hành tinh của chúng ta và thực sự cơ thể của chúng ta được rèn từ các vật liệu được tạo ra hàng tỷ nhiều năm trước bên trong một ngôi sao khổng lồ đỏ.
Nhưng bụi sao là gì và nó có thể cho chúng ta biết điều gì về bản thân chúng ta cũng như lịch sử của Hệ Mặt trời? Chúng tôi đã nói chuyện với Maria Schönbächler, giáo sư địa hóa đồng vị tại ETH Zürich, Thụy Sĩ, đồng thời là tác giả chính của một nghiên cứu xem xét bản chất của bụi sao trong Hệ Mặt trời của chúng ta, để tìm hiểu thêm.
Đọc thêm:
Đề xuất của chúng tôi là bụi từ những ngôi sao sắp chết di chuyển trong môi trường giữa các vì sao, được kết hợp trong cái gọi là đám mây phân tử, đám mây này sụp đổ và hình thành những ngôi sao mới giống như Mặt trời của chúng ta. Xung quanh ngôi sao mới là một đĩa bụi mà các hành tinh đất đá như Trái đất sẽ hình thành từ đó.
Điều này có nghĩa là có bụi sao từ những người khổng lồ đỏ được tạo ra trước khi Hệ Mặt trời của chúng ta được tạo ra vẫn còn tồn tại cho đến ngày nay. Chúng tôi thấy rằng bụi này không hoàn toàn bị trộn lẫn trong Hệ Mặt trời của chúng ta – bạn vẫn thấy một dải màu với Trái đất có nhiều bụi khổng lồ đỏ này hơn Sao Hỏa hoặc các tiểu hành tinh ở xa Mặt trời hơn.
Thật ngạc nhiên là ngày nay chúng ta có thể giải quyết vấn đề này – trong một thời gian dài chúng ta không thể và cho rằng mọi thứ trong Hệ Mặt trời trước đây đã được trộn lẫn với nhau.
Chúng tôi đã sử dụng máy quang phổ khối để đo xem bạn có bao nhiêu nguyên tử có trọng lượng riêng (đồng vị) của một nguyên tố trong một mẫu. Với độ chính xác cao, bạn có thể giải quyết các dấu vân tay, chẳng hạn như chữ ký, của bụi sao trong vật liệu khối thông thường chẳng hạn như đá.
Chúng tôi đã xem xét các đồng vị palladi trong các thiên thạch sắt đến từ các mẫu tiểu hành tinh. Chúng tôi đã thực hiện một nghiên cứu tương tự với các đồng vị zirconi, nhưng để xem xét palađi, chúng tôi cần các phép đo có độ chính xác cao, chỉ mới có được gần đây.
Những gì chúng tôi và các nhà nghiên cứu khác đã phát hiện ra là mọi hành tinh hoặc tiểu hành tinh mà chúng tôi lấy mẫu đều có dấu hiệu đồng vị riêng. Chúng tôi cũng thấy rằng bụi sao có dấu hiệu riêng tùy thuộc vào việc nó đến từ những ngôi sao cụ thể, như sao khổng lồ đỏ hay siêu tân tinh.
Trong nghiên cứu của mình, chúng tôi đã phát hiện ra rằng dấu vết palađi của Trái đất – một sự làm giàu cụ thể của một đồng vị palađi nhất định – cho thấy có nhiều vật chất khổng lồ đỏ hơn.
Bạn có thể dự đoán bằng các mô hình tổng hợp hạt nhân nguyên tử nào sẽ được tạo ra trong một ngôi sao khổng lồ đỏ. Bạn cũng có thể kiểm tra bụi sao thực tế – một số trong số đó đã tồn tại trong thiên thạch. Nó rất nhỏ – nhỏ hơn đường kính của một sợi tóc – loại bụi thực sự mịn mà bạn có thể chiết xuất và đo lường.
Trên Trái đất, bất kỳ bụi sao ban đầu nào cũng đã bị phá hủy vì toàn bộ hành tinh của chúng ta đã từng bị nóng chảy, nhưng có một số tiểu hành tinh rất nguyên thủy nơi bụi sao từ trước khi các hành tinh hình thành vẫn tồn tại.
Chúng ta biết rằng bụi phải được tạo ra trước khi Mặt trời của chúng ta hình thành. Hệ Mặt trời của chúng ta đã 4,5 tỷ năm tuổi và bụi sao đã có từ trước thời điểm đó.
Khi các hành tinh hình thành, Mặt trời vẫn còn khá nóng và đã phá hủy rất nhiều hạt không phải là hạt khổng lồ đỏ – những hạt rất khó bị phá hủy. Mặc dù Trái đất ở khá gần Mặt trời nhưng bụi khổng lồ đỏ vẫn tồn tại tốt hơn các loại bụi khác vì nó bền hơn trước nhiệt độ cao.
Chúng tôi đã phân tích zirconi trong các thiên thạch từ sao Hỏa trong một nghiên cứu trước đây và thấy rằng chúng đã cạn kiệt để tạo dấu hiệu sao khổng lồ đỏ. Đối với Hệ Mặt trời của chúng ta, chúng ta có thể sử dụng chữ ký khổng lồ đỏ này làm công cụ theo dõi, vì hiện tại chúng ta biết rằng có nhiều vật chất này ở gần Mặt trời hơn và ít ở xa hơn.
Trong tương lai, chúng ta có thể tạo ra các mô hình về cách Trái đất và các hành tinh được hình thành dựa trên vật liệu tiểu hành tinh, vì các tiểu hành tinh là vật liệu xây dựng hành tinh còn sót lại. Đó là một phần của câu đố.
Vâng, đó là chính xác! Chúng ta được tạo ra từ bụi sao và Trái đất có nhiều bụi sao khổng lồ đỏ hơn sao Hỏa. Nhưng nghiên cứu của chúng tôi cũng chỉ ra rằng phần lớn bụi sao này đã được tái chế nhiều lần trước khi nó được đưa vào Trái đất và cơ thể chúng ta. Không có nhiều bụi sao thực sự tồn tại trong quá trình hình thành Hệ Mặt trời của chúng ta.
Cuộc phỏng vấn này ban đầu xuất hiện trong số tháng 1 năm 2020 của Tạp chí BBC Sky at Night .