Asteroidët në sistemin diellor mund të përmbajnë elementë të pazbuluar

Për shekuj me radhë, kërkimi për elementë të rinj ishte një forcë shtytëse në shumë disiplina shkencore. Kuptimi i strukturës së një atomi dhe zhvillimi i shkencës bërthamore i lejoi shkencëtarët të përmbushnin qëllimin e vjetër të alkimistëve – shndërrimin e një elementi në një tjetër .

Gjatë dekadave të fundit, shkencëtarët në Shtetet e Bashkuara , Gjermani dhe Rusi kanë kuptuar se si të përdorin mjete speciale për të kombinuar dy bërthama atomike dhe për të krijuar elementë të rinj, tepër të rëndë .

Këta elementë të rëndë zakonisht nuk janë të qëndrueshëm. Elementët më të rëndë kanë më shumë protone , ose grimca të ngarkuara pozitivisht në bërthamë; disa që shkencëtarët kanë krijuar kanë deri në 118 . Me kaq shumë protone, forcat refuzuese elektromagnetike midis protoneve në bërthamat atomike mposhtin forcën tërheqëse bërthamore që e mban bërthamën të bashkuar.

Shkencëtarët kanë parashikuar për një kohë të gjatë që elementët me rreth 164 protone mund të kenë një gjysmë jetë relativisht të gjatë , apo edhe të qëndrueshëm. Ata e quajnë këtë ” ishulli i stabilitetit ” – këtu, forca tërheqëse bërthamore është mjaft e fortë për të balancuar çdo zmbrapsje elektromagnetike.

Meqenëse elementët e rëndë janë të vështirë për t’u bërë në laborator, fizikantët si unë i kanë kërkuar elementet e tyre kudo, madje edhe përtej Tokës . Për të ngushtuar kërkimin, ne duhet të dimë se çfarë lloj procesesh natyrore mund të prodhojnë këta elementë. Ne gjithashtu duhet të dimë se çfarë karakteristikash kanë, si dendësia e tyre në masë.

Që në fillim, ekipi im donte të kuptonte densitetin masiv të këtyre elementëve tepër të rëndë. Kjo veti mund të na tregojë më shumë se si sillen bërthamat atomike të këtyre elementeve. Dhe pasi të kishim një ide për densitetin e tyre, mund të kuptonim më mirë se ku mund të fshiheshin këta elementë.

Për të kuptuar densitetin e masës dhe vetitë e tjera kimike të këtyre elementeve, ekipi im i kërkimit përdori një model që përfaqëson një atom të secilit prej këtyre elementeve të rëndë si një re e vetme e ngarkuar. Ky model funksionon mirë për atome të mëdha, veçanërisht metale që janë të vendosura në një strukturë grilë.

Ne fillimisht e aplikuam këtë model për atomet me dendësi të njohur dhe llogaritëm vetitë e tyre kimike. Pasi e kuptuam se funksiononte, përdorëm modelin për të llogaritur densitetin e elementeve me 164 protone dhe elementëve të tjerë në këtë ishull stabiliteti.

Bazuar në llogaritjet tona, ne presim që metalet e qëndrueshme me numra atomik rreth 164 të kenë densitet midis 36 dhe 68 g/cm 3 (21 deri në 39 oz/in 3 ). Sidoqoftë, në llogaritjet tona, ne përdorëm një supozim konservator për masën e bërthamave atomike . Është e mundur që diapazoni aktual të jetë deri në 40% më i lartë.

Shumë shkencëtarë besojnë se ari dhe metale të tjera të rënda u depozituan në sipërfaqen e Tokës pasi asteroidët u përplasën me planetin .

E njëjta gjë mund të kishte ndodhur me këta elementë super të rëndë, por elementët e rëndë të dendur super në masë zhyten në tokë dhe eliminohen nga afër sipërfaqes së Tokës nga zhytja e pllakave tektonike . Megjithatë, ndërsa studiuesit mund të mos gjejnë elementë super të rëndë në sipërfaqen e Tokës, ata mund të jenë ende në asteroidë si ata që mund t’i kenë sjellë në këtë planet.

Shkencëtarët kanë vlerësuar se disa asteroidë kanë dendësi në masë më të madhe se ajo e osmiumit (22,59 g/cm 3 , 13,06 oz/in 3 ), elementi më i dendur i gjetur në Tokë.

Më i madhi prej këtyre objekteve është asteroidi 33, i cili quhet Polyhymnia dhe ka një densitet të llogaritur prej 75,3 g/cm 3 (43,5 oz/in 3 ). Por kjo dendësi mund të mos jetë mjaft e saktë, pasi është mjaft e vështirë të matet masa dhe vëllimi i asteroidëve të largët.

Polyhimnia nuk është i vetmi asteroid i dendur atje. Në fakt, ekziston një klasë e tërë objektesh super të rënda, duke përfshirë asteroidët, të cilët mund të përmbajnë këta elementë super të rëndë. Disa kohë më parë, unë prezantova emrin Compact Ultradense Objects, ose CUDOs , për këtë klasë.

Në një studim të botuar në tetor 2023 në European Physical Journal Plus , ekipi im sugjeroi se disa nga CUDO-të që orbitojnë në sistemin diellor mund të përmbajnë ende disa nga këta elementë të dendur e të rëndë në bërthamat e tyre. Sipërfaqet e tyre do të kishin grumbulluar lëndë normale me kalimin e kohës dhe do të dukeshin normale për një vëzhgues të largët.

Pra, si prodhohen këta elementë të rëndë ? Disa ngjarje ekstreme astronomike, si bashkimet e dyfishta të yjeve, mund të jenë mjaft të nxehta dhe të dendura për të prodhuar elementë të qëndrueshëm super të rëndë.

Një pjesë e materialit tepër të rëndë mund të mbetet më pas në bordin e asteroidëve të krijuar në këto ngjarje. Ata mund të qëndrojnë të mbushur në këta asteroidë, të cilët rrotullohen rreth sistemit diellor për miliarda vjet.

Misioni Gaia i Agjencisë Hapësinore Evropiane synon të krijojë hartën tredimensionale më të madhe dhe më të saktë të gjithçkaje në qiell. Studiuesit mund t’i përdorin këto rezultate jashtëzakonisht të sakta për të studiuar lëvizjen e asteroidëve dhe për të kuptuar se cilët prej tyre mund të kenë një densitet jashtëzakonisht të madh.

Misionet hapësinore po kryhen për të mbledhur materiale nga sipërfaqet e asteroidëve dhe për t’i analizuar ato përsëri në Tokë. Si NASA ashtu edhe agjencia shtetërore japoneze e hapësirës JAXA kanë synuar me sukses asteroidët me densitet të ulët pranë Tokës. Vetëm këtë muaj, misioni OSIRIS-REx i NASA-s solli një mostër. Megjithëse analiza e mostrës sapo ka filluar, ekziston një shans shumë i vogël që mund të strehojë pluhur që përmban elementë tepër të rëndë të grumbulluar gjatë miliarda viteve.

Një kampion pluhuri dhe shkëmbi i dendur në masë do të ishte i mjaftueshëm. Misioni Psyche i NASA-s , i cili u nis në tetor 2023, do të fluturojë dhe do të marrë mostrën e një asteroidi të pasur me metale me një shans më të madh për të strehuar elementë super të rëndë. Më shumë misione asteroidësh si ky do t’i ndihmojnë shkencëtarët të kuptojnë më mirë vetitë e asteroidëve që rrotullohen në sistemin diellor.

Mësimi i më shumë rreth asteroidëve dhe eksplorimi i burimeve të mundshme të elementeve super të rëndë do t’i ndihmojë shkencëtarët të vazhdojnë kërkimin shekullor për të karakterizuar lëndën që përbën universin dhe për të kuptuar më mirë se si u formuan objektet në sistemin diellor.