Planetoida 33 może zawierać pierwiastki nieznane na Ziemi

Planetoida 33 Polyhymnia może zawierać superciężkie pierwiastki nieznane na Ziemi. Przewidywania dotyczące ich zachowania mogą pomóc w wyjaśnieniu budowy gęstych planetoid. Publikacja analizująca ten temat ukazała się w czasopiśmie naukowym „European Physicsal Journal Plus”.

Superciężkie pierwiastki

.W przypadku niektórych planetoid (asteroid), ich zmierzone gęstości są większe, niż mogłyby być dla najcięższych pierwiastków znanych na Ziemi. To może sugerować, że przynajmniej częściowo są zbudowane z nieznanego typu ultragęstej materii.

Jan Rafelski z University of Arizona w Tucson (USA) wraz z zespołem współpracowników sugeruje, że taka materia może zawierać superciężkie pierwiastki o liczbie atomowej wyższej niż obecnie znany limit w układzie okresowym pierwiastków. Naukowcy opracowali modele pokazujące własności takich potencjalnych pierwiastków, w oparciu o model struktury atomu Thomasa-Fermiego. Skupili się przy tym szczególnie na tzw. wyspie stabilności przewidywanej dla Z = 164.

Jako superciężkie pierwiastki rozumie się te, które mają bardzo dużą liczbę protonów w jądrze (liczbę te wskazuje „liczba atomowa” oznaczana literą Z). Zwykle za superciężkie pierwiastki przyjmuje się te o liczbie atomowej większej niż 104. Pierwiastki od Z równego 105 – do Z wynoszącego 118 zostały wytworzone w laboratoriach, ale są niestabilne i mają bardzo krótkie czasy rozpadu. Z kolei pierwiastków powyżej Z równego 118 do tej pory nie zaobserwowano, aczkolwiek dla niektórych z nich przewidywane są teoretycznie ich właściwości. W szczególności dla Z równego 164 powinna wystąpić wyspa stabilności, czyli takie jądra atomowe powinny przeżywać zdecydowanie dłużej niż te niestabilne.

Ogólnie gęstość pierwiastków rośnie wraz z ich masą atomową, więc superciężkie pierwiastki powinny być też niezwykle gęste. Najgęstszy stabilny pierwiastek to osmium (Z = 76) o gęstości 22.59 g/cm3, czyli mniej więcej dwukrotnie większej niż ołów. Obiekty astronomiczne, które przekraczają tą gęstość uznawane są za ultragęste zwarte obiekty (ang. compact ultradense objects, w skrócie CUDOs).

Planetoida 33 Polyhymnia

.Najbardziej skrajnym przypadkiem ciał należących do tej grupy jest planetoida 33 Polyhymnia, krążąca w głównym pasie planetoid pomiędzy Marsem, a Jowiszem. Obliczenia wskazują, że jej gęstość to 75 g/cm3. Rafelski proponuje hipotezę, że Polyhymnia jest zbudowana z pierwiastków o liczbie atomowej większej niż Z równe 118.

Obliczenia wykonane przez zespół Rafelskiego potwierdzają, że pierwiastki z około 164 protonami w jądrze (czyli w pobliżu Z = 164) będą prawdopodobnie stabilne. Co więcej, sugerują, że pierwiastek, w którym Z równe jest 164, powinien mieć gęstość pomiędzy 36,0 a 68,4 g/cm3. To zakres zbliżający się do wartości spodziewanej dla planetoidy Polyhymnia.

Jeśli hipoteza okaże się słuszna, może to być kolejny impuls do rozwoju górnictwa kosmicznego. Takie potencjalne superciężkie pierwiastki nieznane na Ziemi mogą okazać się bardzo cenne.

Pokojowe korzystanie z zasobów Układu Słonecznego

.„Wiedza o pochodzeniu i składzie asteroid w naszym Układzie Słonecznym może w najbliższej przyszłości odgrywać kluczową rolę w eksploatacji przestrzeni kosmicznej. Taka eksploatacja stwarza możliwości, ale i dotyka kwestii moralnych” – pisze Guy CONSOLMAGNO SJ, amerykański planetolog, astronom, popularyzator nauki i jezuita.

„Moje badania od wielu lat skupiają się na asteroidach: małych, skalistych ciałach niebieskich krążących wokół Słońca, często na orbitach między Marsem a Jowiszem, w rejonie znanym jako pas planetoid. Uważa się je za fragmenty pierwotnego materiału, z którego powstały planety naszego Układu Słonecznego. Mamy powody sądzić, że meteoryty stanowią odłamki tych asteroid”.

Główną motywacją naszej pracy w Obserwatorium Watykańskim jest zrozumienie, jak 4,6 miliarda lat temu powstawały planety. Badanie meteorytów może dać nam wgląd w asteroidy, a tym samym wskazówki do historii samego Układu Słonecznego.

„Obecnie istnieje jednak jeszcze jedna motywacja badania fizycznej natury asteroid. Wiemy, że trajektorie niektórych asteroid od czasu do czasu ulegają zaburzeniu, gdy przecinają orbitę Ziemi, a ich pewna część może stanowić zagrożenie dla mieszkańców naszego globu. Zdarzenia te nie ograniczają się do takich jak to, które prawdopodobnie spowodowało wymarcie dinozaurów 65 milionów lat temu. Nasze najlepsze szacunki sugerują obecnie, że tak ogromne uderzenia mają miejsce tylko raz na sto milionów lat. Ale mniejsze, bardziej powszechne zdarzenia również mogą mieć istotny wpływ na życie na Ziemi” – dodaje planetolog.

PAP/WszystkocoNajważniejsze/AB