Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà khoa học đã phát hiện ra vật chất rắn lâu đời nhất trên Trái đất: ngôi sao 7 tỷ năm tuổi bị mắc kẹt bên trong một thiên thạch. Ngôi sao này cung cấp bằng chứng cho một ‘sự bùng nổ trẻ em’ của những ngôi sao mới hình thành cách đây 7 tỷ năm, trái với suy nghĩ rằng sự hình thành sao xảy ra với tốc độ ổn định, không đổi.
Sao có vòng đời. Chúng được sinh ra khi các mảnh bụi và khí trôi nổi trong không gian tìm thấy nhau và sụp đổ vào nhau rồi nóng lên. Chúng bị đốt cháy hàng triệu đến hàng tỷ năm và sau đó chúng chết. Khi chúng chết, chúng ném các hạt hình thành trong gió vào không gian và những mảnh sao đó cuối cùng tạo thành những ngôi sao mới cùng với các hành tinh, mặt trăng và thiên thạch mới. Và trong một thiên thạch rơi xuống năm mươi năm trước tại Úc, các nhà khoa học đã phát hiện ra sao băng hình thành từ 5 đến 7 tỷ năm trước – vật liệu rắn lâu đời nhất từng được tìm thấy trên Trái đất.
“Đây là một trong những nghiên cứu thú vị nhất mà tôi đã thực hiện”, Philipp Heck, người phụ trách Bảo tàng Field, phó giáo sư tại Đại học Chicago, và tác giả chính của một bài báo mô tả những phát hiện trong Kỷ yếu Quốc gia Học viện Khoa học . “Đây là những vật liệu rắn lâu đời nhất từng được tìm thấy và chúng cho chúng ta biết về cách các ngôi sao hình thành trong thiên hà của chúng ta.”
Các vật liệu mà Heck và các đồng nghiệp đã kiểm tra được gọi là các hạt khoáng chất tổng hợp được hình thành trước khi Mặt trời ra đời. Chúng là những mẫu sao thực sự. Những mảnh sao này đã bị mắc kẹt trong các thiên thạch, nơi chúng không thay đổi trong hàng tỷ năm khiến chúng trở thành những viên nang thời gian trước khi hệ mặt trời hình thành.
Nhưng thiên thạch này khó đến. Chúng rất hiếm, chỉ được tìm thấy trong khoảng năm phần trăm thiên thạch rơi xuống Trái đất và chúng nhỏ bé – một trăm trong số những cái lớn nhất sẽ phù hợp với giai đoạn cuối này. Nhưng Bảo tàng Field có phần lớn nhất của thiên thạch Murchison, một kho tàng thiên thạch đã rơi ở Úc vào năm 1969 và người dân Murchison, Victoria đã sẵn sàng cho khoa học. Các thiên thạch cho nghiên cứu này đã được phân lập từ thiên thạch Murchison cho nghiên cứu này khoảng 30 năm trước tại Đại học Chicago.
Jennika Greer, một sinh viên tốt nghiệp tại Bảo tàng Field và Đại học Chicago và đồng tác giả của nghiên cứu giải thích: “Nó bắt đầu bằng việc nghiền các hạt thiên thạch (mảnh thiên thạch) thành bột. Một khi tất cả các hạt được tách riêng, nó là một loại bột nhão và nó có một đặc tính cay nồng – nó có mùi như bơ đậu phộng thối.”
“Bột thối-đậu phộng-bơ-thiên thạch” này sau đó đã được hòa tan với axit cho đến khi chỉ còn lại các hạt ngũ cốc. “Nó giống như đốt cháy đống cỏ khô để tìm kim,” Heck nói.
Sau khi các hạt thiên thạch được phân lập, các nhà nghiên cứu đã tìm ra loại sao chúng đến và bao nhiêu tuổi. Heck giải thích: “Chúng tôi đã sử dụng dữ liệu về tuổi phơi nhiễm, về cơ bản là đo mức độ tiếp xúc của chúng với các tia vũ trụ, đó là các hạt năng lượng cao bay qua thiên hà của chúng ta và xuyên qua vật chất rắn. Một số các tia vũ trụ này tương tác với vật chất và hình thành các nguyên tố mới. Và chúng càng tiếp xúc lâu, các yếu tố đó càng hình thành.
“Tôi so sánh điều này với việc đưa ra một cái xô trong cơn mưa. Giả sử lượng mưa không đổi, lượng nước tích tụ trong xô cho bạn biết thời gian tiếp xúc là bao lâu. Bằng cách đo xem có bao nhiêu trong số các nguyên tố tạo ra tia vũ trụ mới này có mặt trong mảnh thiên thạch chúng ta có thể biết được nó đã tiếp xúc với tia vũ trụ trong bao lâu, cho chúng ta biết nó bao nhiêu tuổi.”
Các nhà nghiên cứu đã học được rằng một số hạt thiên thạch trong mẫu của chúng là loại hạt lâu đời nhất từng được phát hiện – dựa trên số lượng tia vũ trụ mà chúng đã ngấm, hầu hết các hạt phải từ 4,6 đến 4,9 tỷ năm tuổi và một số hạt thậm chí còn già hơn hơn 5,5 tỷ năm. Đối với bối cảnh hiện tại, Mặt trời của chúng ta là 4,6 tỷ năm tuổi và Trái đất là 4,5 tỷ.
Nhưng thời đại của các hạt thiên thạch không phải là kết thúc của khám phá. Vì các hạt thiên thạch được hình thành khi một ngôi sao chết, chúng có thể cho chúng ta biết về lịch sử của các ngôi sao. Và 7 tỷ năm trước, rõ ràng đã có một vụ mùa bội thu của những ngôi sao mới hình thành – một kiểu bùng nổ trẻ con.
“Chúng tôi có nhiều hạt trẻ hơn mà chúng tôi mong đợi,” Heck nói. “Giả thuyết của chúng tôi là phần lớn các hạt đó, từ 4,9 đến 4,6 tỷ năm tuổi được hình thành trong một giai đoạn hình thành sao tăng cường. Có một thời gian trước khi bắt đầu Hệ Mặt trời khi có nhiều ngôi sao hình thành hơn bình thường.”
Phát hiện này là một cuộc tranh luận giữa các nhà khoa học về việc các ngôi sao mới hình thành với tốc độ ổn định hay không, hoặc có số lượng cao và thấp trong số lượng sao mới theo thời gian. “Một số người nghĩ rằng tốc độ hình thành sao của thiên hà là không đổi”, Heck nói. “Nhưng nhờ những hạt này, giờ đây chúng ta có bằng chứng trực tiếp về thời kỳ hình thành sao tăng cường trong thiên hà của chúng ta bảy tỷ năm trước với các mẫu từ thiên thạch. Đây là một trong những phát hiện chính của nghiên cứu của chúng tôi.”
Heck lưu ý rằng đây không phải là điều bất ngờ duy nhất mà nhóm của ông tìm thấy. Hầu như là một lưu ý phụ cho các câu hỏi nghiên cứu chính khi xem xét cách các khoáng chất trong hạt tương tác với các tia vũ trụ, các nhà nghiên cứu cũng biết rằng các hạt ngũ cốc thường trôi nổi trong không gian bị mắc kẹt trong các cụm lớn “như granola”. Không ai nghĩ rằng điều này là có thể ở quy mô đó.
Heck và các đồng nghiệp của ông mong muốn tất cả những khám phá này tiếp tục nâng cao kiến thức về thiên hà của chúng ta. Với nghiên cứu này, các nhà khoa học đã trực tiếp xác định thời gian sống của sao. Họ hy vọng điều này sẽ được chọn và nghiên cứu để mọi người có thể sử dụng nó làm đầu vào cho các mô hình của toàn bộ vòng đời thiên hà.
Heck lưu ý rằng có những câu hỏi đáng giá cả đời để trả lời về các hạt thiên thạch và Hệ mặt trời đầu tiên. Ông ước chúng ta có nhiều người làm việc trên nó để tìm hiểu thêm về thiên hà nhà của chúng ta, Dải Ngân hà.
“Một khi tìm hiểu về điều này, làm thế nào để bạn muốn học bất cứ điều gì khác?” Greer nói. “Thật tuyệt vời, đó là điều thú vị nhất trên thế giới.”
“Tôi luôn muốn thực hiện thiên văn học với các mẫu địa chất mà tôi có thể cầm trên tay”, Heck nói. “Thật thú vị khi nhìn vào lịch sử của thiên hà của chúng ta. Stardust là vật liệu lâu đời nhất để đến Trái đất, và từ đó, chúng ta có thể tìm hiểu về các ngôi sao mẹ của chúng ta, nguồn gốc của carbon trong cơ thể chúng ta, nguồn gốc của oxy mà chúng ta thở Với stardust, chúng ta có thể theo dõi vật chất đó từ thời trước Mặt trời. “
Đó là điều tốt nhất tiếp theo để có thể lấy mẫu trực tiếp từ một ngôi sao.
Nghiên cứu này được đóng góp bởi các nhà nghiên cứu từ Bảo tàng Field, Đại học Chicago, Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore, Đại học Washington, Trường Y Harvard, ETH Zurich và Đại học Quốc gia Úc. Tài trợ được cung cấp bởi NASA, Quỹ TAWani, Quỹ Khoa học Quốc gia, Bộ Năng lượng, Quỹ Khoa học Quốc gia Thụy Sĩ, Hội đồng Phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia Brazil và Ủy ban Tài trợ Khoa học và Học bổng của Bảo tàng Field.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Field Museum . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :