A Hét 1987/1 (32. évfolyam, 1-26. szám)
1987-05-01 / 18. szám
TUDOMÁNY- TECHNIKA A Naprendszer keletkezése Az embereket már régóta foglalkoztatja az a kérdés, hogy vajon hogyan is keletkezett Naprendszerünk. Ősidők óta újabb és újabb elméletek láttak napvilágot ezzel kapcsolatban. Példaként említhetjük Kant, Laplace, Smidt, Jeans és mások elméleteit. Ezeket azonban nyomós érvekkel megdöntötték. Az alábbiakban az egyik legújabb, ún. nebuláris hipotézist fogjuk vizsgálni. Ez az elmélet talán a legjobban megalapozott, ezért ennek segítségével próbáljuk meg felvázolni, milyen események hatására keletkezett Naprendszerünk. Először talán egy kis kémia. Jelenleg 107 kémiai elemet ismerünk, ezek a kb. 300 K hőmérsékleten nagyon változatosan kapcsolódnak egymáshoz, vegyületeket alkotnak, amelyek azonban ezen a hőmérsékleten nem állandóak. Hosszabb-rövidebb idő elteltével felbomolhatnak, ezért nem alkalmasak a Naprendszer történetének feltárására. A korai fázisban keletkezett vegyületek csak kivételesen vészelhették át az azóta eltelt évmilliárdokat. Kivételt képeznek a meteorok és üstökösök magjába dermedt kristályzárványok. A kémiai kötéseknél a lényegről többet árul el az atommagok kölcsönhatásából adódó kötési energia, amely milliószorta erősebb a kémiai kötésnél. A kémiai elemek relatív gyakorisága sokkal hívebben tükrözi azokat a fizikai körülményeket, amelyek között az elemek létrejöttek. A kialakult arányokat a természetes rádioaktivitáson kívül semmi sem változtatja. A Naprendszer kialakulásánál 3 időpont játszik fő szerepet: Tt = 4,6.109, T2 = 108, T3 = 106 év. A T, időpont a Naprendszer korát jelöli. Ezt az időt hosszú felezési idejű és gyakori radioaktív elemek (U, K, Rb) segítségével állapították meg. Naprendszerünkben ma 235U-ból 140-szer kevesebb van mint 238U-ból. Ezen két U-izotóp felezési ideje nem egyenlő és relatív gyakoriságuk a keletkezés idején elméletileg kihasználható. Ezek alapján U- és Pb-tartalmú kőzetek kora tömegspektrográffal a 4 szerepet játszó izotóp (235U, 238U, 206Pb, 207Pb) tömegszázaléka alapján megmérhető. (A 235U-ból 207Pb, a 238U-ból pedig 2“Pb keletkezik). Ilyen módon megállapították, hogy a Földön a legöregebb kőzetek 4,1 milliárd, a Holdon szintén 4,1 milliárd, a meteoritok pedig 4,6 milliárd évesek. Tehát joggal mondhatjuk, hogy a Naprendszer kora kb. 4,6 milliárd év. Ami a T2 időt illeti, azt J. H. Reinolds és munkatársai a hatvanás évek közepén állapították meg. Meteoritokat vizsgáltak, kiderítették, hogy a 129Xe gyakorisága eltérő a földitőj. (A 129Xe a 129l bomlásterméke.) A többi Xe-izotóp: 131Xe, 132Xe, ,34Xe és a ,36Xe a radioaktív 244Pu szétesése útján keletkezett. A jód és a plutónium-izotópok felezési idejéből és az eredeti relatív elemgyakoriságból kiszámították, hogy azok keletkezése és megszilárdulása között 100 millió év telt el. Tehát a radioaktív jód és plutónium 100 millió évvel az ősi meteorit, s ezzel a Naprendszer születése előtt keletkezett. A jód és a plutónium szupernóva-robbanáskor jön létre, tehát a preszoláris-köd tőszomszédságában a Naprendszer keletkezése előtt szupernóva lángolt fel. Most pedig térjünk rá a T3 idő tárgyalására. A magnéziumnak 3 stabil izotópja van: 24Mg, 25Mg, 26Mg. Gyakoriságuk 78,9%, 10%, 11,1%. Pueblito de Allende meteoritban a 26Mg aránya 11,5 % volt. A 26Mg részben a 26AI bomlásakor keletkezik. Tegyük fel, hogy a protoszoláris ködbe 26AI keveredett. Mivel a stabil 27AI a 26AI-mal azonos kémiai tulajdonságokkal rendelkezik, ezért az ásványokba a gyakoriságuknak megfelelő arányban épültek be. A 26AI nagy része néhány millió év múlva elbomlott (pl.: 10 millió év múlva 1/20 000-e maradt meg). Ezek szerint 4,6 milliárd év után az összes 26AI elvileg meghatározható. A gyakorlatban ez nem olyan egyszerű, mivel a 26Mg más forrásból is származhat, és a radioaktív alumínium bomlásterméke csak a normális 26Mg-szint fölötti többletként jelentkezik. Ezért ki kellett zárni a más forrásból származó 26Mg-ot. Ezt úgy valósították meg, hogy a relatív 26Mg többletet függvénykapcsolatba állították az Allende meteorit ásványainak Al/Mg arányával. Egyszerű lineáris összefüggést állapítottak meg. Minél nagyobb az Al/Mg arány, annál erősebb a vizsgált magnézíumizotóp mennyiségének százalékos növekedése. Az arányosságot megadó egyenes dőlésszögéből megállapították, hogy a meteorit olyan anyagból keletkezett, amelyben 1 db 26AI-ra 20 000 27AI esett. így csupán néhány millió év telhetett el a 26AI keletkezése és kristályba záródása között, hiszen mennyisége 720 000 évente a felére csökken. Ha a radioaktív AI még az anyag megszilárdulása előtt mind Mg-má alakult volna, akkor ez a Mg a protoszoláris ködben mind elkeveredett volna és a későbbi kondenzációkban semmiféle összefüggést nem mutatna. De vajon hogyan jött létre a 26AI-izotóp? Mai tudomásunk szerint egy újabb szupernóva-robbanás volt a Naprendszer fejlődésének korai szakaszában. A 26AI a szupernóva ledobott szénhéjában keletkezett: ,2C + 12C -- 24Mg 24Mg + n°-> nehezebb Mg-izotópok 26Mg + p+ — n° -» 26AI vagy 24Mg + n° + p+ —> 26AI A preszoláris köd kb. 4,95 milliárd évvel ezelőtt lépett be a Sagittarius-karba. A lökéshullámfrontban hirtelen megnövekedett külső nyomás hatására nagy tömegű csillagok keletkeztek. Ezek néhány millió év alatt leélték életüket és szupernóvává váltak. Legalább egy közülük a leendő Naprendszer közelében felrobbant és jóddal, valamint plutóniummal szennyezte be a preszoláris ködöt. T2 idővel később (még ugyanebben a karban) fellángolt a második szupernóva, amely a 26AI izotópot szállította, és ezzel előidézte a Naprendszer létrejöttét. Körülbelül egymillió év eltelte után megjelentek az első meteorok. Tehát mindkét szupernóva-robbanás ugyanabban a karban történt. Az első a kar belső peremén, ahol a kompresszió jóval erősebb és nagyobb valószínűséggel keletkeznek nagy tömegű csillagok. A másik a kar külső szélén, ahol kisebb az intersztelláris közeg összenyomódása, és jóval kisebb tömegű csillagok keletkeznek. A második szupernóva tömege olyan kicsi volt, hogy éppen csak meghaladta a robbanáshoz szükséges értéket. Ezért az explózió is kicsi volt, ami nem tudta kiszakítani a csillag anyagának belső rétegeit. Ez lehet az oka annak, hogy a második robbanáskor nem került jód és plutónium a csillagközi térbe. Amint tudjuk, a szupernóva-robbanás általában a csillagok halálát jelenti, de amint a fentiekből látszik, talán egyszer mégis egy csillag születését idézte elő — a Napét! VIDA LAJOS 16
