terça-feira, 8 de março de 2016

Encontrado Elemento raro do ìnicio do Sistema Solar



Cientistas da Universidade de Chicago descobriram evidências em um meteorito que um elemento raro, cúrio, estava presente durante a formação do sistema solar. Este achado termina um debate 35-year-old sobre a possível presença de cúrio no início do Sistema Solar, e desempenha um papel crucial na reavaliação modelos de evolução estelar e síntese de elementos em estrelas. Detalhes da descoberta apareceu no 4 edição de março da ciência avança .



"Cúrio é um elemento indescritível. É um dos elementos mais pesados ​​conhecidos, no entanto, não ocorre naturalmente, porque todos os seus isótopos são radioativos e decadência rapidamente em uma escala de tempo geológico ", disse o autor principal do estudo, François Tissot, agora um WO Crosby Pós-Doutorado na Instituto de Tecnologia de Massachusetts.

E, no entanto Tissot e seus co-autores, de UChicago Nicolas Dauphas e Lawrence Grossman, encontraram evidências de cúrio em uma inclusão de cerâmica incomum que chamaram de "Curious Marie", tirado de um meteorito carbonáceo. Cúrio se tornou incorporada no inclusão quando se condensa a partir da nuvem gasosa que se formou o Sol no início da história do sistema solar.

Curioso Marie e cúrio são ambos nomeado após Marie Curie, cujo trabalho pioneiro lançou as bases da teoria da radioatividade. Cúrio só foi descoberto em 1944, por Glenn Seaborg e seus colaboradores da Universidade da Califórnia, Berkeley, que, pelo bombardeio de átomos de plutônio com partículas alfa (átomos de hélio) sintetizado um novo elemento, muito radioativo.

Para quimicamente, e sem ambiguidade, identificar esse novo elemento, Seaborg e seus colaboradores estudaram a energia das partículas emitidas durante o seu decaimento no Laboratório de Metalurgia em UChicago (que mais tarde se tornou Argonne National Laboratory). O isótopo tinham sintetizado foi o muito instável cúrio-242, que se decompõe em uma semi-vida de 162 dias.

Na Terra, hoje, cúrio só existe quando fabricados em laboratórios ou como um subproduto de explosões nucleares. Cúrio poderia ter sido presente, no entanto, no início da história do sistema solar, como um produto de massa explosões de estrelas que aconteceram antes do sistema solar nasceu.

"A possível presença de cúrio no início do Sistema Solar tem sido emocionante para cosmochemists, porque muitas vezes eles podem usar elementos radioativos como cronômetros para datar as idades relativas de meteoritos e planetas", disse o co-autor do estudo Nicolas Dauphas, Louis Professor Bloco de UChicago em Ciências geofísicas.

Na verdade, o isótopo de vida mais longa de cúrio (247Cm) decai ao longo do tempo em um isótopo de urânio (235U). Portanto, um mineral ou uma rocha formada no início do sistema solar, quando 247Cm existido, teria incorporado mais 247Cm do que um mineral similar ou rocha que se formou mais tarde, depois 247Cm tinha deteriorado. Se os cientistas foram analisar esses dois minerais hipotéticos hoje, eles iriam descobrir que o mineral mais velha contém mais 235U (o produto de decaimento do 247Cm) do que o mineral mais jovem.

"A ideia é bastante simples, mas, por quase 35 anos, os cientistas têm argumentado sobre a presença de 247Cm no início do sistema solar", disse Tissot.

Os primeiros estudos na década de 1980 encontraram grandes excessos de 235U em quaisquer inclusões meteoritos eles analisados, e concluiu que cúrio foi muito abundante quando o sistema solar se formou. experimentos mais refinados conduzidos por James Chen e Gerald Wasserburg no Instituto de Tecnologia da Califórnia mostrou que estes primeiros resultados eram falsas, e que se curium estava presente no início do Sistema Solar, a sua abundância era tão baixo que state-of-the-art instrumentação não seria capaz de detectá-lo.

Os cientistas tiveram que esperar até que um novo, espectrômetro de massa de alta performance foi desenvolvido para identificar com sucesso, em 2010, pequenos excessos de 235U que poderiam ser a arma fumegante para a presença de 247Cm no início do Sistema Solar.

"Isso foi um passo importante, mas o problema é que esses excessos eram tão pequenas que outros processos poderiam ter produzido eles", Tissot observou.


Modelos prevêem que cúrio, se presente, estava em baixa abundância no início do Sistema Solar. Portanto, o excesso de 235U produzido pela decomposição de 247Cm não pode ser visto em minerais ou inclusões que contêm quantidades grandes ou mesmo média de urânio natural. Um dos desafios foi, assim, encontrar um mineral ou inclusão provável que tenha incorporado um monte de cúrio mas contendo pouco urânio.

Com a ajuda do co-autor do estudo Lawrence Grossman, UChicago professor emérito em Ciências Geofísicas, a equipe foi capaz de identificar e atingir um tipo específico de inclusão de meteoritos ricos em cálcio e alumínio. Estes CAIs (cálcio, inclusões ricas em alumínio) são conhecidos por terem uma baixa abundância de urânio e propensos a ter abundância alta cúrio. Uma dessas inclusões - Curious Marie - continha uma quantidade extremamente baixa de urânio.

"É nesta mesma amostra que fomos capazes de resolver um excesso sem precedentes de 235U", disse Tissot. "Todas as amostras naturais têm uma composição isotópica semelhante de urânio, mas o urânio na Curious Marie tem seis por cento mais 235U, uma descoberta que só pode ser explicado por 247Cm ao vivo no início do Sistema Solar."

Graças a esta amostra, a equipe de pesquisa foi capaz de calcular a quantidade de cúrio presente no início do Sistema Solar e compará-la com a quantidade de outros elementos radioativos pesados, como o iodo-129 e plutônio-244. Eles descobriram que todos estes isótopos podem ter sido produzidos em conjunto por um único processo em estrelas.

"Isto é particularmente importante porque indica que, como sucessivas gerações de estrelas morrem e ejetar os elementos que eles produziram para a galáxia, os elementos mais pesados ​​são produzidos juntos, enquanto trabalhos anteriores haviam sugerido que este não foi o caso", explicou Dauphas.

A constatação da ocorrência natural de cúrio em meteoritos por Tissot e colaboradores fecha o ciclo aberto há 70 anos com a descoberta de cúrio feita pelo homem e fornece uma nova restrição, que os modeladores podem agora incorporar modelos complexos da nucleossíntese estelar e evolução química galáctica para entender melhor como os elementos como ouro foram feitas em estrelas.

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