W zbiorach Uniwersytetu Jagiellońskiego znajduje się fragment meteorytu Murchison, w którym stwierdzono obecność najstarszej zbadanej substancji na Ziemi – pyłu międzygwiezdnego, powstałego przed ukształtowaniem się Układu Słonecznego. W ostatnich dniach ukazała się publikacja autorstwa międzynarodowego zespołu badawczego, w której wydatowano cząstki pyłu kosmicznego zawarte w tym meteorycie na 7 miliardów lat.

Życie gwiazd

Nasza Galaktyka, Droga Mleczna składa się z gwiazd (90%) i z rozproszonej materii międzygwiazdowej (10%), którą z kolei w 99% tworzy gaz (głównie wodór i hel), a pozostały 1% to pył. To właśnie z takiego obłoku pyłowo-gazowego powstają gwiazdy i ich układy planetarne. Każda gwiazda ma swój cykl życia. Rodzi się, kiedy chmury pyłu i gazu przemieszczające się w przestrzeni kosmiczne trafiają na siebie i – zderzając się ze sobą – zaczynają się rozgrzewać, a następnie spalać. To spalanie trwa miliardy lat i jest właśnie tym, co zazwyczaj opisujemy jako „światło gwiazd”. 

Po zakończeniu tego ostatniego procesu gwiazdy umierają, wysyłając nowe cząstki pyłu i gazu z powrotem w przestrzeń kosmiczną. Te zaś, po raz kolejny za jakiś czas (zazwyczaj liczony w milionach bądź miliardach lat), znowu zaczynają formować się w nowe gwiazdy, planety, księżyce i meteoroidy, czyli niewielkie skaliste, lodowo-śniegowe i/lub żelazne ciała poruszające się po okołosłonecznej orbicie. Jeżeli meteoroid spadnie na powierzchnię planety lub księżyca, staje się meteorytem. W jednym z takich meteorytów, który spadł 50 lat temu na Ziemię w Australii (Murichson), na początku lat 90 XX wieku naukowcy odkryli pył kosmiczny. Ostatnie badania dowiodły, że obecne w nim kryształki moissanitu (węglika krzemu) mogły powstać nawet 7 miliardów lat temu. Oznacza to, że są one starsze od Układu Słonecznego nawet o 3 miliardy lat, co czyni je najstarszą znaną substancją na Ziemi.

Wszechświat w drobince pyłu

Ta obecnie najstarsza odkryta substancja może powiedzieć naukowcom, w jaki sposób powstawały gwiazdy w naszej galaktyce. Nazwana została ona „drobiną, powstałą przed narodzinami Słońca” (ang. presolar grain) i jest w rzeczywistości niczym innym, jak fragmentem starej gwiazdy, a właściwie jej pozostałości, uwięzionym w meteorycie i przetrwałym w niezmienionej formie miliardy lat. Prawdziwa kosmiczna kapsuła czasu. 

Czy łatwo jest natrafić na takie właśnie „presolarne” fragmenty, powstałe przed narodzinami naszego Układu Słonecznego? Nie bardzo. Można je znaleźć jedynie w ok. 5% meteorytów, które spadły na Ziemię. Poza tym, są naprawdę małe – 100 takich drobinek bez problemu zmieściłoby się w kropce na końcu tego zdania. 30 lat temu pył został wyizolowany z meteorytu Murchison na University of Chicago. Niewielki fragment tego meteorytu, w którym tkwi właśnie taka kosmiczna drobina, znajduje się także w Centrum Edukacji Przyrodniczej UJ. 

Kosmiczne wyże demograficzne

Sposób „wyławiania” pyłu z kosmicznej skały jest bardzo ciekawy. Najpierw rozdrabnia się fragmenty meteorytu na proszek, z którego powstaje swego rodzaju pasta, mająca, wg biorącej udział w badaniach Jenniki Greer, zapach i konsystencję... zgniłego masła orzechowego. Następnie jest ona rozpuszczana w kwasie tak długo, aż zostają w niej jedynie „presolarne” drobiny. Mając taki materiał, naukowcy są w stanie określić, z jakiego rodzaju gwiazdy on pochodzi i jaki jest jego przybliżony wiek. Zasada jest prosta – wystarczy tylko zmierzyć, ile w danej drobinie znajduje się pierwiastków, wytworzonych w wyniku działania promieniowania kosmicznego. Promieniowanie kosmiczne, to cząsteczki o bardzo wysokiej energii, które „latają” sobie po naszej Galaktyce, przenikając przez materię stałą. W trakcie takiej penetracji, część z tych cząsteczek wchodzi w reakcje z materią, tworząc przy tym nowe pierwiastki – hel, neon i lit. Im dłużej materia jest wystawiona na działanie promieniowania kosmicznego, tym więcej pierwiastków „wytwarza”. Mierząc ilość takich pierwiastków w drobinach pyłu można określić, jak długo był on wystawiony na działanie promieniowania kosmicznego, a więc jaki jest jego wiek. 

Ale to jeszcze nie wszystko. Większość drobinek została wydatowana na 4,9-4,6 miliarda lat temu. Jako że pył kosmiczny powstaje w wyniku śmierci gwiazdy, może on też dostarczyć pewnych informacji także na temat historii jej życia. Wygląda więc na to, że jakieś 7 miliardów lat temu miała miejsce wzmożona „akcja” tworzenia się nowych gwiazd. W dyskusji o tym, czy dynamika powstawania gwiazd ma charakter stały, czy raczej zmienny (sinusoidalny), to odkrycie może być kluczowym argumentem dla tej drugiej koncepcji.

Nie tylko Murchison

W zbiorach Uniwersytetu Jagiellońskiego znajduje się też jeden z najstarszych znanych meteorytów - Allende, którego wiek określono na 4,567 miliarda lat oraz meteoryt Elbogen, jeden z najwcześniej zaobserwowanych spadków (spadł około 1400 roku w okolicach miejscowości Loket w Czechach). Meteoryt nazywany był również „Zaczarowanym burgrabią”. Zgodnie z legendą meteoryt Elbogen to bezlitosny dla poddanych burgrabia zamieniony w bryłę żelaza. 

Z Polski opisano 23 meteoryty, choć może być ich dużo więcej. W zbiorach Uniwersytetu Jagiellońskiego znajduje się kilkadziesiąt okazów meteorytu Pultusk (Pułtusk), ponad 20 meteorytu Łowicz, fragment najbardziej znanego polskiego meteorytu żelaznego Morasko, fragment podobnego meteorytu Seeläsgen (Przełazy) oraz fragment zupełnie niezwykłego, znalezionego w 1996 roku, meteorytu Zakłodzie, który nie pasuje do żadnej z obecnie wydzielanych grup meteorytów. Szczególnie duże okazy meteorytu Pultusk (ponad 2,8 kg) oraz Łowicz (prawie 5,5 kg) robią ogromne wrażenie.

Z meteorytów opisano ponad 260 minerałów, choć wiele z nich nie tworzy widocznych gołym okiem kryształów. Z samego meteorytu Allende opisano 18 nowych minerałów adrianit, allendeit, beckettyt, burnettyt, butianit, davisit, grossmanit, heksamolibden, hibonit-(Fe), hutcheonit, kaitianit, kangit, majindeit, monipit, nuwait, panguit, paqueit i tistaryt, z których większość znanych jest jedynie z meteorytów. Również badania nad polskimi meteorytami zaowocowały kilkoma nowymi minerałami. Z meteorytu Morasko opisano moraskoit (Na₂Mg(PO₄)F) i czochralskit (Na₄Ca₃Mg(PO₄)₄), natomiast browneit (MnS) i buseckit ((Fe,Zn,Mn)S) zostały po raz pierwszy opisane z meteorytu Zakłodzie.

Wszystkie wymienione meteoryty wystawione są na ekspozycji stałej w Centrum Edukacji Przyrodniczej UJ.

Dr Bartłomiej Kajdas 
Dr Sławomir Florjan
Centrum Edukacji Przyrodniczej UJ