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Quando as estrelas morrem, espalham os elementos que criaram nos seus núcleos para o Espaço. Mas outros objetos e processos no Espaço também criam elementos.
Eventualmente, esse “material estelar” espalha-se pela galáxia em gigantescas nuvens de detritos. Mais tarde – às vezes milhões de anos depois – ele instala-se em planetas. Qual é o elo perdido entre a criação e a deposição de elementos em algum mundo distante?
Essa é a pergunta que os investigadores fizeram durante anos enquanto tentavam descobrir como os elementos pesados como manganês, ferro e plutónio apareceram na Terra. Acontece que eles são feitos em diferentes processos, muitas vezes em diferentes partes da Via Láctea. No entanto, foram encontrados em camadas no fundo do mar da Terra. Isso implica que chegaram na mesma época, apesar das suas origens diferentes.
Cientistas da Universidade de Hertfordshire, no Reino Unido, e do Observatório Konkoly, Centro de Pesquisa de Astronomia e Ciências da Terra, na Hungria, reuniram algumas teorias e modelos de computador para simular como os elementos viajam pelo Espaço. A resposta que encontraram: os elementos de eventos distantes são carregados por frentes de choque de supernova, assim como os surfistas apanham uma onda.
Elementos pesados: da nucleossíntese à mineração em águas profundas
Para entender como coisas de conflagrações distantes vieram parar à Terra, vale a pena dar uma olhada rápida nesses eventos. Primeiro, existem as supernovas do Tipo II, que ocorrem quando uma estrela supermassiva morre, isto é, uma estrela com pelo menos oito vezes a massa do Sol.
Estas estrelas fundem elementos cada vez mais pesados (como o carbono) em seus núcleos. Quando começam a produzir ferro, não têm energia suficiente para manter a linha de produção. Os núcleos colapsam e então tudo se expande muito rapidamente numa explosão de supernova. Isso é o suficiente para enviar os seus elementos pesados a correr pelo Espaço.
Em seguida, existem as supernovas do Tipo Ia, que acontecem num par binário. O material de uma estrela da sequência principal acumula-se na sua parceira, uma anã branca. Quando muito material se acumula, há uma explosão. Isso resulta na “nucleossíntese” de elementos mais pesados, incluindo o manganês.
Outro evento catastrófico que provavelmente cria elementos pesados é a colisão (ou fusão) de duas estrelas de neutrões. À medida que se aproximam uma da outra e eventualmente chocam, libertam uma chuva de neutrões. Esses, por sua vez, bombardeiam átomos próximos. Este evento de “processo r” produz muito rapidamente elementos pesados, como o plutónio.
De alguma forma, todo esse material de diferentes fontes acabou na Terra quase ao mesmo tempo. Os cientistas encontraram evidências intrigantes disso em depósitos de isótopos radioativos no fundo do mar em 2021. Eles não foram formados normalmente na Terra ou durante o nascimento do sistema solar, há cerca de 4,5 mil milhões de anos. Eles tiveram de vir de outro lugar.
Trazer elementos de lá para cá
Para que as “coisas estelares” resultantes acabem em qualquer mundo em qualquer sistema estelar, é necessário que haja um serviço de entrega consistente em toda a galáxia.
Este conceito intrigou o Dr. Chiaki Kobayaski, da Universidade de Hertfordshire: “Tenho trabalhado nas origens de elementos estáveis na tabela periódica por muitos anos, mas estou entusiasmado por obter resultados sobre isótopos radioativos neste artigo. A sua abundância pode ser medida por telescópios de raios gama no Espaço, bem como escavando as rochas subaquáticas da Terra.”
As rochas a que Kobayashi se refere vieram da exploração subaquática dos oceanos da Terra, de acordo com o líder do estudo, Benjamin Wehmeyer. Os autores criaram modelos de computador que mostram que as ondas de choque de supernova quase contínuas poderiam ser um mecanismo de transporte viável para entregar esses elementos à Terra (ou outros planetas).
“Os nossos colegas desenterraram amostras de rocha do fundo do oceano, dissolveram-nas, colocaram-nas num acelerador e examinaram as mudanças na sua composição camada por camada”, disse. “Usando os nossos modelos de computador, fomos capazes de interpretar os seus dados para descobrir como exatamente os átomos se movem pela galáxia.”
O modelo mostra que os isótopos podem propagar-se por grandes áreas de uma galáxia através de ondas de choque de supernova. Essas frentes varrem coleções de elementos de vários locais.
Implicações para exoplanetas
Compreender este processo de entrega é particularmente crucial, pois os astrónomos iniciam estudos em larga escala de exoplanetas onde a vida pode ser possível. Saber como estes obtiveram a sua composição elementar é um grande passo para entender as possibilidades da vida.
“É um passo muito importante, pois não apenas nos mostra como os isótopos se propagam pela Galáxia, mas também como eles se tornam abundantes em exoplanetas”, disse Wehmeyer.
“Isso é extremamente empolgante, pois as abundâncias isotópicas são um forte fator para determinar se um exoplaneta é capaz de conter água líquida – o que é a chave para a vida. No futuro, isso pode ajudar a identificar regiões em nossa Galáxia onde poderemos encontrar exoplanetas habitáveis”.
ZAP // Universe Today
