Os cientistas descobriram um novo tipo de poeira estelar cuja composição indica que se formou durante uma forma rara de nucleossa­ntese (o processo pelo qual novos núcleos ata´micos são criados) e pode lana§ar uma nova luz sobre a história da águana Terra.

Uma equipe liderada por cosmoquímicos da Caltech e da Victoria University of Wellington, na Nova Zela¢ndia, estudou agregados de minerais antigos dentro do meteorito Allende (que caiu na Terra em 1969) e descobriu que muitos deles tinham quantidades anormalmente altas de estra´ncio-84, uma luz relativamente rara isãotopo do elemento estra´ncio, assim chamado devido ao número combinado de pra³tons (38) e naªutrons (46) em seu núcleo.

"O estra´ncio-84 faz parte de uma familia de isãotopos produzidos por um processo nucleossintanãtico, denominado processo p , que permanece misterioso", diz Frana§ois LH Tissot da Caltech , professor assistente de geoquímica. "Nossos resultados apontam para a sobrevivaªncia de gra£os possivelmente contendo estra´ncio-84 puro. Isso éempolgante, pois a identificação física de tais gra£os forneceria uma chance única de aprender mais sobre o processo-p."

Tissot e o colaborador Bruce LA Charlier, da Victoria University of Wellington, são co-autores de um estudo que descreve as descobertas que foi publicado na Science Advances em 9 de julho.

"Isso érealmente interessante", diz Charlier. "Queremos saber qual éa natureza desse material e como ele se encaixa na mistura de ingredientes que formaram a receita dos planetas."

Estra´ncio (sa­mbolo ata´mico: Sr), um metal quimicamente reativo, tem quatro isãotopos esta¡veis: estra´ncio-84 e seus primos mais pesados ​​que tem 86, 87 ou 88 pra³tons e naªutrons combinados em seus núcleos. Os cientistas descobriram que o estra´ncio éútil ao tentar datar objetos do ini­cio do sistema solar porque um de seus isãotopos pesados, o estra´ncio-87, éproduzido pela decadaªncia do isãotopo radioativo ruba­dio-87 (sa­mbolo ata´mico: Rb).

O ruba­dio-87 tem uma meia-vida muito longa, 49 bilhaµes de anos, que émais de três vezes a idade do universo. A meia-vida representa a quantidade de tempo necessa¡ria para que a radioatividade de um isãotopo caia para a metade de seu valor original, permitindo que esses isãotopos sirvam como crona´metros para datar amostras em escalas de tempo varia¡veis. O isãotopo radioativo mais famoso usado para datação éo carbono-14, o isãotopo radioativo do carbono; com sua meia-vida de aproximadamente 5.700 anos, o carbono-14 pode ser usado para determinar as idades de materiais orga¢nicos (contendo carbono) em escalas de tempo humanas, atécerca de 60.000 anos. O Ruba­dio-87, em contraste, pode ser usado para datar os objetos mais antigos do universo e, mais perto de casa, os objetos do sistema solar.

O que éparticularmente atraente sobre o uso do par Rb-Sr para datação éque o ruba­dio éum elemento vola¡til - isto anã, tende a evaporar para formar uma fase gasosa mesmo em temperaturas relativamente baixas - enquanto o estra´ncio não évola¡til. Como tal, o ruba­dio estãopresente em uma proporção maior em objetos do sistema solar que são ricos em outros vola¡teis (como a a¡gua), porque eles se formaram em temperaturas mais baixas.

Contra-intuitivamente, a Terra tem uma razãoRb / Sr que é10 vezes menor do que a de meteoritos ricos em a¡gua, o que implica que o planeta ou se acumulou de materiais pobres em água(e, portanto, pobres em ruba­dio) ou se acumulou de materiais ricos em a¡gua, mas perdeu a maior parte de sua águaao longo do tempo, assim como seu ruba­dio. Entender qual desses cenários ocorreu éimportante para entender a origem da águana Terra.

Em teoria, o crona´metro Rb-Sr deve ser capaz de separar esses dois cenários, já que a quantidade de Sr-87 produzida por decaimento radioativo em um determinado período de tempo não seráa mesma se a Terra comea§ar com muito ruba­dio versus menos do material.

No último cena¡rio, ou seja, com menos ruba­dio, a Terra recanãm-formada teria sido pobre em vola¡teis, como a a¡gua, portanto, a quantidade de Sr-87 na terra e em meteoritos pobres em vola¡teis seria semelhante a  observada nos meteoritos mais antigos -Sa³lidos conhecidos do sistema solar, os chamados CAIs. Os CAIs são inclusaµes ricas em ca¡lcio e aluma­nio encontradas em certos meteoritos. Com 4.567 bilhaµes de anos, os CAIs representam os primeiros objetos que se condensaram na nebulosa solar primitiva, o disco rotativo e achatado de gás e poeira do qual o sistema solar nasceu. Como tal, CAls oferecem uma janela geola³gica sobre como e de que tipo de materiais estelares o sistema solar se formou.

"Eles são testemunhas essenciais dos processos que ocorreram durante a formação do sistema solar", diz Tissot.

No entanto, a composição dos CAIs hámuito atrapalha a capacidade dos cientistas de determinar se a Terra se formou principalmente seca ou não. Isso ocorre porque CAls, ao contra¡rio de outros materiais do sistema solar, tem proporções ana´malas dos quatro isãotopos de estra´ncio, com uma proporção ligeiramente elevada de estra´ncio-84. Assim, eles representam um desafio a  validade do sistema de datação de ruba­dio-estra´ncio. E também levantam uma questãofundamental: por que são diferentes?

Para saber mais, Tissot e Charlier pegaram nove espanãcimes dos chamados CAls de granulação fina. Os CAIs de granulação fina preservaram sua textura condensada (ou seja, semelhante a um floco de neve), o que atesta sua natureza primitiva.

A equipe lixiviou meticulosamente esses CAIs banhando-os em a¡cidos gradualmente mais agressivos para remover os minerais quimicamente mais reativos (e o estra´ncio que eles contem), deixando um concentrado apenas da fração mais resistente. A amostra final continha Sr-84 quase puro, enquanto uma amostra ta­pica écomposta por 0,56 por cento de Sr-84.

"A lixiviação em etapas éum instrumento um tanto rombudo porque vocênão tem certeza do que exatamente estãodestruindo a cada etapa", diz Charlier. "Mas o cerne do que descobrimos éque, uma vez que vocêremoveu 99 por cento dos componentes comuns dentro dos CAIs, o que resta éalgo altamente exa³tico que não espera¡vamos."

"A assinatura édiferente de qualquer outra encontrada no sistema solar", diz Tissot. Os gra£os com essa assinatura, conclua­ram Tissot e Charlier, devem ter se formado antes do nascimento do sistema solar e sobrevivido ao processo catacla­smico durante o qual os gra£os estelares foram aquecidos a temperaturas extremamente altas, vaporizados e então condensados ​​em materiais sãolidos.

Dada a abunda¢ncia relativa de estra´ncio-84, a descoberta aponta para a prova¡vel existaªncia em meteoritos de gra£os nanomanãtricos contendo estra´ncio-84 quase puro que foram formados durante um raro processo nucleossintanãtico antes da formação do pra³prio sistema solar. A natureza desses gra£os ainda éum mistanãrio, pois apenas sua composição isota³pica no estra´ncio revela sua existaªncia. Mas os altos na­veis de Sr-84 nos CAIs sugerem que a Terra e os meteoritos pobres em vola¡teis tem mais estra´ncio-87 do que os CAIs, favorecendo o cena¡rio em que a Terra se acumulou com mais águae elementos vola¡teis, que foram posteriormente perdidos nos primeiros milhões anos após sua formação.

O artigo da Science Advances éintitulado " Sobrevivaªncia de portadores de p-nucla­deos presolares na nebulosa revelada por lixiviação gradual de inclusaµes refrata¡rias de Allende ." Os coautores incluem o estudante de graduação da Caltech Ren T. Marquez, Hauke ​​Vollstaedt da Thermo Fisher Scientific em Bremen, Alemanha, Nicolas Dauphas da Universidade de Chicago e Colin JN Wilson da Victoria University of Wellington. O financiamento para apoiar esta pesquisa veio da Victoria University of Wellington, Caltech, NASA, National Science Foundation e MIT.