Explorando el origen de las variaciones de isótopos nucleosintéticos en muestras de Ryugu

La misión espacial Hayabusa2 de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) ha regresado a casa con muestras del asteroide Ryugu que orbita alrededor del Sol entre la Tierra y Marte.

El análisis químico preliminar de las muestras de Ryugu reveló que el asteroide es rico en materiales volátiles y ricos en materia orgánica, lo que guarda similitudes con la clase de meteoritos conocidos como condritas carbonosas (CI) de tipo Ivuna. Estos asteroides han atraído la atención de los científicos debido a su gran parecido químico con los ambientes elementales durante el nacimiento del sistema solar.

Los estudios han demostrado que las anomalías isotópicas en las proporciones de cromo (54Cr/52Cr) y titanio (50Ti/47Ti), a menudo expresadas como ε54Cr y ε50Ti, respectivamente, pueden ayudar a descifrar los orígenes nucleosintéticos de los componentes químicos presentes en materiales extraterrestres. Aunque la variabilidad isotópica de otros elementos en las muestras masivas de Ryugu es similar a la de los CI, las anomalías de los isótopos de Cr son ligeramente diferentes de las registradas en la literatura. Para descubrir el origen de estas discrepancias, un equipo internacional de científicos dirigido por el profesor Tetsuya Yokoyama del Instituto de Tecnología de Tokio estudió recientemente ε54Cr y ε50Ti en cinco muestras diferentes de Ryugu. Sus resultados fueron publicados en Scientific Advances.

“Estudios previos de muestras de asteroides han establecido que las condritas carbonosas de tipo Ryugu e Ivuna se originaron en un lugar común; parte más distante del sistema solar que otros cuerpos progenitores de meteoritos. Sin embargo, la ligera diferencia en las anomalías isotópicas de Cr entre Ryugu y los CI ha planteado la cuestión de si la heterogeneidad se debe a la diferencia en el lugar de nacimiento o si resulta de procesos secundarios que ocurren después de la acumulación de sus cuerpos progenitores. explica el profesor Yokoyama.

Para un análisis preciso de las anomalías de Cr y Ti, el equipo seleccionó dos muestras de Ryugu del primer lugar de aterrizaje y tres del segundo lugar de aterrizaje. Las muestras primero se digirieron en ácidos y se sometieron a espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente (ICP-MS) y espectrometría de masas de ionización térmica (TIMS). Los resultados de las pruebas en muestras que pesan menos de 24 miligramos indicaron que la variación en ε50Ti es marginal y consistente con los datos de CI disponibles. No ocurrió lo mismo con los valores de ε54Cr, donde las dispersiones excedieron los valores informados anteriormente para los circuitos integrados. Sin embargo, cuando la muestra tenía más de 90 miligramos, se observó similitud isotópica. Esta observación sugiere que los isótopos de Cr no están distribuidos uniformemente en el cuerpo original Ryugu a nivel microscópico, mientras que Ryugu tiene una composición isotópica de Cr similar a la de los CI a nivel macroscópico, apoyando así la idea de que Ryugu y los CI comparten una herencia genética común. .

Los orígenes no nebulosos de las variaciones de los isótopos nucleosintéticos de Cr-Ti en Ryugu pueden ayudar a dilucidar la historia química del sistema solar primitivo. CRÉDITO Tecnología de Tokio

Un análisis más detallado de las muestras indicó que la heterogeneidad microscópica en la distribución de isótopos de Cr resultó del fraccionamiento fisicoquímico de nanopartículas presolares ricas en 54Cr y minerales secundarios que contienen Cr. Este fenómeno se ha atribuido a una alteración acuosa dentro del asteroide. El agua en el asteroide disolvió el Cr ligeramente soluble mientras que las nanopartículas presolares ricas en 54Cr no disueltas hicieron circular el líquido empobrecido en 54Cr a través del cuerpo, lo que provocó la precipitación de minerales secundarios empobrecidos en 54Cr. Este escenario fue respaldado por el análisis del equipo del isótopo radiogénico 53Cr, que reveló que la precipitación de minerales secundarios ocurrió aproximadamente 5,2 millones de años después del nacimiento del sistema solar.

Las anomalías nucleosintéticas del 54Cr en materiales extraterrestres a menudo están relacionadas con sus orígenes nebulosos, pero este estudio revela que las variabilidades aparentes del 54Cr en materiales asteroidales también podrían surgir de procesos en el cuerpo original, como la redistribución de elementos por el agua.

“A diferencia de los meteoritos que caen a la Tierra desde el espacio, las muestras de Ryugu no se ven afectadas por la contaminación terrestre y son particularmente valiosas para desentrañar la historia más temprana del sistema solar porque conservan características químicas primitivas. Por lo tanto, este estudio es un paso más hacia una comprensión completa de nuestro pasado químico”, concluye el profesor Yokoyama.

La circulación del agua en el asteroide Ryugu afectó la distribución de anomalías de isótopos nucleosintéticos en la muestra devueltaAvances científicos (acceso abierto)

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