En busca de material más antiguo que el sistema solar

Aunque el espacio que separa las estrellas de nuestra galaxia está muy vacío, no está completamente vacío. De hecho, además de algún que otro átomo de hidrógeno y helio por metro cúbico, el medio interestelar también contiene el ocasional grano de polvo. Pero, ¿de dónde salen esos granos sólidos y solitarios?

Granos presolares

Nuestro sistema solar se formó hace unos 4 600 millones de años a partir del colapso gravitatorio de una gran nube de gas y polvo. El gas consistía en una mezcla de hidrógeno y helio y el polvo estaba compuesto por pequeños fragmentos de material rocoso, metálico y sustancias congeladas. A medida que estos granos sólidos colisionaban entre ellos y se aglomeraban, formaron masas cada vez más grandes hasta convertirse en los planetas, satélites y cuerpos pequeños del sistema solar que vemos en la actualidad.

Sabemos que estos procesos estaban ocurriendo hace 4 600 millones de años porque muchos de esos pequeños amasijos de granos de metal y roca primigenios no se incorporaron a ningún cuerpo celeste y han estado dando vueltas alrededor del Sol en órbitas estables hasta la actualidad. De vez en cuando, alguno de esos trozos de material se cruzan con nuestro planeta y caen a la superficie en forma de meteoritos que se pueden cortar y pulir para apreciar con claridad esos fragmentos de roca y metal primigenios.

Este tipo de meteoritos se llaman condritas y algunos guardan una sorpresa adicional: unas incrustaciones minúsculas compuestas por un material que tiene una composición química muy distinta a la del resto de los objetos sistema solar. Estos pequeños granos están hechos de sustancias tan variadas como el diamante, el grafito, carburos metálicos y diferentes nitruros y óxidos. Incluso los elementos individuales que componen esas sustancias están presentes en proporciones isotópicas muy distintas a las que es habitual encontrar en nuestro sistema solar. Pero, ¿de dónde salieron esos granos tan «extraterrestres» que se incorporaron al material de las condritas hace 4 600 millones de años?

Fábricas de polvo

Todos elementos químicos que componen la materia ordinaria se fraguaron a través de diferentes procesos estelares (menos el hidrógeno y el helio, formados tras el Big Bang). Por ejemplo, en el interior de las estrellas gigantes, los núcleos atómicos de hidrógeno y helio se fusionan y producen elementos con núcleos más pesados (aunque más ligeros que los de níquel). Cuando el combustible de estas estrellas se agota y estallan en forma de supernova, todos esos elementos químicos nuevos salen despedidos y se dispersan por el espacio.

Pero existen otros mecanismos menos conocidos que producen elementos pesados a partir de otros más ligeros. En el caso de las supernovas, los núcleos atómicos salen despedidos a velocidades tan altas que, al chocar, se fusionan y se convierten en núcleos aún más pesados. Esto mismo también ocurre durante las explosiones de estrellas enanas blancas o las colisiones de estrellas de neutrones. Además, las estrellas como el Sol producen pequeñas cantidades de elementos pesados en su interior a lo largo de su vida y también los esparcen por el espacio cuando terminan su vida en forma de gigantes rojas.

Pues, bien, esos granos «extraterrestres» que contienen los meteoritos son el resultado directo de esos eventos estelares.

Estudiando el pasado

La Vía Láctea se formó hace unos 13 500 millones de años, 9 000 millones de años antes que nuestro sistema solar. Durante todo ese tiempo, una gran cantidad de estrellas se formaron, evolucionaron y expulsaron al espacio los elementos pesados que habían sintetizado. Parte de este material se condensó mientras se enfriaba y formó pequeños granos de material sólido que vagó por la galaxia hasta incorporarse a la nebulosa en la que se estaba formando nuestro sistema solar. Una vez allí, esos granos antiguos se unieron al resto de masas que acabarían formando los planetas... O cayendo a la Tierra en forma de meteoritos miles de millones de años después.

Estos trocitos de material «extraterrestre» se llaman granos presolares y su composición revela en qué tipo de evento astronómico se forjaron. Por ejemplo, los que salieron despedidos de una supernova se diferencian de los demás por su alto contenido en calcio-44, un isótopo del calcio producido por la descomposición del titanio-44 radiactivo que producen estos eventos. En cambio, los elementos más ligeros que el hierro presentes en los granos de carburo de silicio encajan con haberse formado en el interior de estrellas gigantes rojas.

Los granos presolares más antiguos conocidos son los del meteorito Murchison, con una edad de formación estimada de hace entre 5 000 y 7 000 millones de años. Disponer de estos materiales es una gran ventaja porque proporcionan mucha información sobre los mecanismos de formación de los elementos químicos... Sin que nos tengamos que acercar a una estrella que está a punto de estallar.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Hasta la fecha no se conocen meteoritos compuestos íntegramente por material presolar.

REFERENCIAS (MLA):

• E. Zinner, “Presolar grains”. Treatise on Geochemistry, pp. 1-33, Elsevier (2007).
• Jordi José et al. “The origin of presolar nova grains”, Meteoritics & Planetary Science, volumen 42, número 7/8, pp. 1135–1143 (2007).