Un meteorito contiene el material más antiguo de la Tierra, polvo de estrellas de 7 mil millones de años

Las salidas ricas en polvo de estrellas evolucionadas similares a la Nebulosa del Huevo representada son fuentes plausibles de los grandes granos de carburo de silicio presolar encontrados en meteoritos como Murchison. Crédito: Imagen cortesía de NASA, W. Sparks (STScI) y R. Sahai (JPL). Recuadro: grano de SiC con ~ 8 micrómetros en su dimensión más larga. Imagen insertada cortesía de Janaína N. Ávila.

Las estrellas tienen ciclos de vida. Nacen cuando pedazos de polvo y gas que flotan en el espacio se encuentran y colapsan y se calientan. Combustionan por millones o miles de millones de años, y luego mueren. Cuando mueren, lanzan las partículas que se formaron en sus vientos hacia el espacio, y esos pedazos de polvo de estrellas eventualmente forman nuevas estrellas, junto con nuevos planetas, lunas y meteoritos. En un meteorito que cayó hace cincuenta años en Australia, los científicos han descubierto polvo de estrellas que se formó hace de 5 a 7 mil millones de años, el material sólido más antiguo que se haya encontrado en la Tierra. 

"Este es uno de los estudios más interesantes en los que he trabajado", dice Philipp Heck, curador del Field Museum, profesor asociado de la Universidad de Chicago y autor principal de un artículo que describe los hallazgos en PNAS. "Estos son los materiales sólidos más antiguos jamás encontrados, y nos cuentan cómo se formaron las estrellas en nuestra galaxia". 

Los materiales que examinaron Heck y sus colegas se llaman granos pre-solares-minerales formados antes de que naciera el Sol. "Son muestras sólidas de estrellas, polvo de estrellas", dice Heck. Estos trozos de polvo de estrellas quedaron atrapados en meteoritos donde permanecieron sin cambios durante miles de millones de años, convirtiéndolos en cápsulas de tiempo del tiempo anterior al sistema solar. 

Pero los granos pre-solares son difíciles de encontrar. Son raros, se encuentran solo en aproximadamente el cinco por ciento de los meteoritos que han caído a la Tierra, y son pequeños: cien de los más grandes cabrían en el punto al final de esta frase. Pero el Field Museum tiene la mayor parte del meteorito de Murchison, un tesoro de granos pre-solares que cayó en Australia en 1969 y que la gente de Murchison, Victoria, puso a disposición de la ciencia. Los granos pre-solares para este estudio se aislaron del meteorito Murchison para este estudio hace aproximadamente 30 años en la Universidad de Chicago. 

"Comienza con fragmentos aplastantes del meteorito hasta convertirlos en polvo", explica Jennika Greer, una estudiante graduada en el Field Museum y la Universidad de Chicago y coautora del estudio. "Una vez que todas las piezas están segregadas, es una especie de pasta y tiene una característica picante: huele a mantequilla de maní podrida". 

Esta "pasta de meteorito de mantequilla de maní podrida" se disolvió luego con ácido, hasta que solo quedaron los granos pre-solares. "Es como quemar el pajar para encontrar la aguja", dice Heck. 

Micrografía electrónica de barrido de un grano de carburo de silicio presolar fechado. El grano es de ~ 8 micrómetros en su dimensión más larga. Crédito: Imagen cortesía de Janaína N. Ávila.

Una vez que se aislaron los granos pre-solares, los investigadores descubrieron de qué tipo de estrellas venían y cuántos años tenían. "Utilizamos datos de la edad de exposición, que básicamente mide su exposición a los rayos cósmicos, que son partículas de alta energía que vuelan a través de nuestra galaxia y penetran en la materia sólida", explica Heck. "Algunos de estos rayos cósmicos interactúan con la materia y forman nuevos elementos. Y cuanto más se exponen, más se forman esos elementos. 

"Comparo esto con poner un balde en una tormenta de lluvia. Suponiendo que la lluvia sea constante, la cantidad de agua que se acumula en el balde te dice cuánto tiempo estuvo expuesto", agrega. Al medir cuántos de estos nuevos elementos producidos por rayos cósmicos están presentes en un grano pre-solar, podemos determinar cuánto tiempo estuvo expuesto a los rayos cósmicos, lo que nos dice cuántos años tiene. 

Los investigadores descubrieron que algunos de los granos pre-solares de su muestra eran los más antiguos descubiertos, según la cantidad de rayos cósmicos que habían absorbido, la mayoría de los granos tenían que tener entre 4,6 y 4,9 mil millones de años, y algunos granos eran incluso más viejos, de 5,5 billones de años. En contexto, nuestro Sol tiene 4.600 millones de años y la Tierra tiene 4.500 millones. 

Pero la edad de los granos pre-solares no fue el final del descubrimiento. Dado que los granos pre-solares se forman cuando una estrella muere, pueden contarnos sobre la historia de las estrellas. Y hace 7 mil millones de años, aparentemente había una gran cosecha de nuevas estrellas formándose, una especie de baby boom astral. 

"Tenemos más granos jóvenes de los que esperábamos", dice Heck. "Nuestra hipótesis es que la mayoría de esos granos, que tienen entre 4,9 y 4,6 mil millones de años, se formaron en un episodio de formación estelar potenciada. Hubo un tiempo antes del inicio del Sistema Solar cuando se formaron más estrellas de lo normal". 

Este hallazgo es una munición en un debate entre científicos sobre si las nuevas estrellas se forman o no a un ritmo constante, o si hay altibajos en el número de nuevas estrellas a lo largo del tiempo. "Algunas personas piensan que la tasa de formación estelar de la galaxia es constante", dice Heck. "Pero gracias a estos granos, ahora tenemos evidencia directa de un período de formación estelar potenciada en nuestra galaxia hace siete mil millones de años con muestras de meteoritos. Este es uno de los hallazgos clave de nuestro estudio". 

Heck señala que esto no es lo único inesperado que encontró su equipo. Como casi una nota al margen de las principales preguntas de investigación, al examinar la forma en que los minerales en los granos interactúan con los rayos cósmicos, los investigadores también aprendieron que los granos pre-solares a menudo flotan en el espacio unidos en grandes grupos, "como la granola", dice Heck. "Nadie pensó que esto fuera posible a esa escala". 

Heck y sus colegas esperan con ansias todos estos descubrimientos que fomentan nuestro conocimiento de nuestra galaxia. "Con este estudio, hemos determinado directamente la vida útil del polvo de estrellas. Esperamos que esto sea recogido y estudiado para que las personas puedan usar esto como entrada para modelos de todo el ciclo de vida galáctico", dice. 

Heck señala que quedan preguntas de por vida para responder sobre los granos pre-solares y el Sistema Solar temprano. "Ojalá tuviéramos más personas trabajando para aprender más sobre nuestra galaxia, la Vía Láctea", dice. 

"Una vez que aprendes sobre esto, ¿cómo quieres estudiar algo más?" dice Greer. "Es increíble, es lo más interesante del mundo". 

"Siempre quise hacer astronomía con muestras geológicas que puedo tener en la mano", dice Heck. "Es muy emocionante observar la historia de nuestra galaxia. El polvo cósmico es el material más antiguo que llega a la Tierra y, a partir de él, podemos aprender sobre nuestras estrellas madre, el origen del carbono en nuestros cuerpos, el origen del oxígeno que respiramos. Con el polvo de estrellas, podemos rastrear ese material hasta el tiempo anterior al Sol ". 

"Es lo mejor que existe después de tomar una muestra directamente de una estrella", dice Greer. 

Fuente: FIELD MUSEUM,