Polvo interestelar presolar subsiste en la atmósfera de la Tierra

Muestras de partículas interplanetarias recogidas de la atmósfera superior de la Tierra, y que se cree que proceden de cometas, contienen polvo sobrante de la formación inicial del sistema solar.

Un equipo internacional, dirigido por Hope Ishii, investigador de la Universidad de Hawai en Manoa (UH Manoa), estudió la composición química de las partículas utilizando luz infrarroja en el Advanced Light Source (ALS) del Berkeley Lab.

Los científicos también exploraron su composición química a nanoescala utilizando microscopios electrónicos en Lab's Molecular Foundry, que se especializa en investigación y desarrollo a nanoescala, y en el Centro de Microscopía Electrónica Avanzada de la Universidad de Hawai. El estudio fue publicado en PNAS.

Los sólidos iniciales a partir de los cuales se formó el sistema solar consistieron casi en su totalidad de carbono, hielos y silicato desordenado (amorfo), concluyó el equipo. Este polvo fue principalmente destruido y reelaborado por procesos que condujeron a la formación de planetas. Es muy probable que las muestras sobrevivientes de polvo pre-solar se conserven en cometas: cuerpos pequeños y fríos que se formaron en la nebulosa solar externa.

En una clase relativamente oscura de estas partículas de polvo interplanetarias que se cree que se originan en cometas, hay pequeños granos vidriosos llamados GEMS (vidrio incrustado con metal y sulfuros) que normalmente tienen solo decenas o cientos de nanómetros de diámetro, o menos de una centésima parte grosor de un cabello humano. Los investigadores incrustaron los granos de muestra en un epoxi que se cortó en rodajas finas para los diversos experimentos.

Utilizando microscopía electrónica de transmisión en Molecular Foundry, el equipo de investigación hizo mapas de las distribuciones de elementos y descubrió que estos granos vítreos están formados por subgranos que se unieron en un ambiente diferente antes de la formación del cometa.

Los subgranos a escala nanométrica de GEMS están unidos por carbono orgánico denso en grupos que comprenden los granos de GEMS. Estos granos GEMS luego se pegaron con otros componentes del polvo cometario mediante una matriz distinta de carbono orgánico de baja densidad.

Los tipos de carbono que bordean los subgranos y que forman la matriz en estas partículas se descomponen incluso con un calentamiento débil, lo que sugiere que el GEMS no pudo formarse en la nebulosa solar interna caliente y en su lugar se formó en un ambiente frío y rico en radiación, como la nebulosa solar externa o nube molecular pre-solar.

Jim Ciston, científico del personal de Molecular Foundry, dijo que el proceso de mapeo de partículas de las técnicas de microscopía proporcionaba claves clave para sus orígenes. "La presencia de tipos específicos de carbono orgánico en las regiones internas y externas de las partículas sugiere que el proceso de formación se produjo completamente a bajas temperaturas", dijo.

"Por lo tanto, estas partículas de polvo interplanetarias sobrevivieron desde el momento anterior a la formación de los cuerpos planetarios en el sistema solar y proporcionan información sobre la química de esos antiguos bloques de construcción".

También señaló que los compuestos orgánicos "pegajosos" que cubrían las partículas pueden ser una pista de cómo estas partículas a nanoescala podrían reunirse en cuerpos más grandes sin la necesidad de calor extremo y fusión.

Ishii, quien reside en el Instituto Hawaiano de Geofísica y Planetología de UH Manoa, dijo: "Nuestras observaciones sugieren que estos granos exóticos representan el polvo interestelar pre-solar que sobrevivió y que formó los mismos bloques de construcción de los planetas y las estrellas. los materiales de partida de la formación de planetas desde hace 4.600 millones de años, eso es emocionante y hace posible una comprensión más profunda de los procesos que se formaron y desde entonces los han alterado".

Hans Bechtel, científico investigador en el Grupo de Apoyo Científico en ALS de Berkeley Lab, dijo que el equipo de investigación también empleó espectroscopía infrarroja en la ALS para confirmar la presencia de carbono orgánico e identificar el acoplamiento de carbono con nitrógeno y oxígeno, que corroboró las mediciones de microscopia de electrones.