Descoberta de material radioativo de fora do Sistema Solar no mar gera dúvidas sobre origem de elementos pesados

Imagem de uma estrela de nêutrons, cuja fusão com outra é um evento cósmico capaz de produzir elementos pesados como o plutônio . Créditos: ESA

Ao analisarem amostras de camadas rochosas do Oceano Pacífico, uma equipe de cientistas detectou  a presença de elementos químicos radioativos diferentes do que  são encontrados comumente em nosso planeta. Para os investigadores, o material só pode ter se originado no espaço.

Extremamente raros, os vestígios de plutônio-244 e ferro-60 foram descobertos por exploradores japoneses e estavam a mais de 1,5 Km de profundidade. Acredita-se que o local que permaneceu inalterado durante milhões de anos, uma vez que está distante da região afetada por ondas e outras movimentações.

A hipótese aventada é que os átomos desse elementos teriam chegado na Terra após a ocorrência de eventos cósmicos intensos nos arredores de nosso planeta, ainda em seus estágios mais iniciais. Desta forma, a poeira cósmica radioativa contend estes elementos teria se depositado nas rochas que ocupavam a superfície terrestre na época.

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Elementos pesados são formados através de dois tipos diferentes de processos de reação nuclear. Um deles é o processo s, a captura lenta de nêutrons, que necessita de menores densidades e temperaturas para acontecer. Ele é comum na maioria dos eventos de explosão de estrelas e supernovas. Já o processo r, de captura rápida de nêutrons, que dá origem aos elementos mais pesados, como o ouro, requer a ocorrência de densidades muito maiores. Ainda existem muitas incertezas quanto ao ambiente onde estes processos ocorreriam.

No entanto, as amostras descobertas no Oceano Pacífico forneceram importante pistas que devem ajudar os especialistas a desvendarem esse mistério. Publicado na revista Science, um artigo que analisou os vestígios de plutônio-244 e ferro-60 encontrados é o resultado dos esforço internacionais, que envolveram Austrália, Israel, Japão, Suíça e Alemanha.

“É uma história complexa. É possível que esse plutônio-244 tenha sido produzido por explosões de supernova ou pode ser uma sobra de algum tipo de evento muito mais antigo e maior, como a destruição de uma estrela de nêutrons”, disse Alan Weller, líder do estudo, professor da Universidade Nacional da Austrália e que também atua no laboratório de pesquisa Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) e na Universidade Técnica de Dresdenin, na Alemanha.

O que revela o estudo

Análises de espectrometria de massa permitiram encontrar 181 isótopos de plutônio que não se formaram no sistema solar em meio a amostras de ferro coletadas pelos pesquisadores japoneses. As análises mostraram que tanto os átomos de  plutônio quanto os de ferro chegaram juntos à Terra. Mas talvez tenham idades diferentes.

“Após as medições iniciais do ferro-60, um isótopo que é ejetado por explosões de supernova ocorridas nos últimos 10 milhões de anos, começamos a procurar por átomos de plutônio. É importante procurar um elemento que possua uma  vida muito longa quando se trata de  investigar eventos no Sistema Solar e além. O plutônio-244 tem meia-vida de 80 milhões de anos. Isso é tempo suficiente para que possamos ter certeza de que a maior parte do material se origina de  eventos que ocorreram nos últimos milhões de anos, e que não remontam aos tempos bem mais antigos em que ocorreu a formação do Sistema Solar”, disse Michael Hotchkis, da Organização Australiana de Ciência e Tecnologia Nuclear e co-autor do estudo.

Além disso, a análise das amostras permitiu que os cientistas determinassem  que o processo-r pode sim ocorrer na explosão de uma supernova. “Nossos dados podem ser a primeira evidência de que as supernovas realmente produzem plutônio-244”, concluiu o Wallner. “Porém, a análise sugere que uma explosão deste tipo poderia criar apenas uma pequena quantidade  de elementos mais pesados. As estimativas sugerem que, no total, o processo não poderia explicar sozinho a formação das grandes quantidades de elementos pesados que encontramos na Terra.

Os dados ainda apontam para uma outra possível fonte para o material: uma fusão entre duas estrelas de nêutrons. Devido a sua intensidade, este é um raro evento capaz de produzir isótopos pesados numa proporção condizente com a quantidade de vestígios encontrados.

A hipótese que a equipe está elaborando sugere que, antes que ocorresse a formação dos Sistema Solar, há 4,5 bilhões de anos, um evento muito raro e grandioso, tal como a fusão entre duas estrelas de nêutrons, ocorreu em nossas vizinhanças cósmicas.

Publicado em 03/05/2021