6/03/16

Risolto il problema del… Curio **

Sappiamo che esistono molti elementi transuranici radioattivi (in realtà, tutti tranne Plutonio e Nettunio) che non esistono in natura e che si ottengono solo in laboratorio.  Il “non esistere in natura” vuole dire che non si sono mai formati o che noi sulla Terra non siamo riusciti a trovarli? E’ spesso vera la seconda ipotesi, dato che ciò che vediamo oggi sul nostro pianeta deriva da 4.5 miliardi di evoluzione in una specie di sistema chiuso. Mi spiego meglio… il Sole e il corteo dei suoi pianeti non è certo in grado di costruire certi elementi chimici. Può solo preservare quelli che sono giunti fino alla protostella Sole dalle fabbriche stellari tipo supernova. Un regalo fatto una volta sola e poi mai più ripetuto. Tuttavia, gli elementi radioattivi decadono in tempi più o meno lunghi e molti di loro potrebbero benissimo essere spariti del tutto in un periodo così lungo. Gli elementi transuranici appartengono a questa categoria e, anche se relativamente abbondanti all’inizio, oggi sarebbero introvabili.

Tuttavia, se non si riescono a trovare i genitori, si potrebbe sperare di trovarne i figli… ossia i prodotti del decadimento radioattivo che, avendo una vita molto più lunga, potrebbero essere ancora visibili o nel nostro pianeta o -almeno- nelle meteoriti che risalgono alle origini del Sistema Solare.

La presenza di certi elementi-figli è in grado di indicare con grande sicurezza l’esistenza degli elementi-padre anche se questi ultimi sono vissuti troppo poco. Risulta chiaro che le meteoriti sono fondamentali. Detto in parole semplici: se una meteorite conteneva una certa percentuale di elementi originari (anche quelli regalati dalle supernove) non ha, magari, conservato i padri (decaduti in fretta), ma ha conservato i figli, la cui abbondanza attuale è legata all’abbondanza originaria dei padri. Lo stesso non capita sulla Terra, che si è formata da materiale di generazione successiva, in cui già non  esistevano più i padri. In poche parole, si troverebbero più elementi figli nelle meteoriti che non sulla Terra.

Ed ecco che arriviamo al nostro Curio, il cui numero atomico è 96 contro il 92 dell’Uranio. Il Curio è stato sintetizzato per la prima volta nel 1944, bombardando il plutonio con particelle alfa (nuclei di elio). Un nuovo elemento costruito in laboratorio… sì, ma la Natura è capace di fare altrettanto nelle sue fabbriche stellari? Oltretutto quello sintetizzato nei laboratori era il Curio 242, estremamente instabile, con un tempo di decadimento di soli 162 giorni. Non era certo l’elemento adatto per essere scovato direttamente o indirettamente, dopo più di quattro miliardi di anni dalla sua formazione…

L’isotopo che interessa alla nostra storia stellare è il Curio 247 che decade molto velocemente (in tempi geologici) in Uranio 235, in poco più di 15 milioni di anni. Benissimo! Allora basterebbe cercare l’Uranio 235 e avremmo un’idea di quanto Curio esisteva all’origine. Sarebbe bello, ma, purtroppo, l’Uranio 235 si può anche formare in altro modo. Si possono fare medie e vedere il rapporto tra Uranio 235 e Uranio 238 in giro per il Sistema Solare e vedere dove vi è un eccesso di Uranio 235. Questa sarebbe una “piccola” evidenza di una possibile presenza di Curio. Tutte queste ipotesi hanno  creato un dibattito molto lungo e acceso sulla presenza originaria del Curio all’atto della formazione del Sistema Solare e nessuno sembrava avere la certezza. Un vero peccato, perché sapere se questo elemento esisteva, e quanto ce n’era, sarebbe stato utilissimo per capire meglio le reazioni che producono gli elementi pesanti nelle esplosioni stellari. Un interesse non solo “locale”, ma ben più generale.

In realtà, già negli anni sessanta del secolo scorso, alcune meteoriti avevano mostrato un eccesso di Uranio 235, che poteva favorire l’ipotesi di una relativa abbondanza di Curio 247. Tuttavia, altri studiosi consideravano spuri questi risultati, vista la piccola differenza tra il valore medio di uranio 235 e quello trovato nelle meteoriti. Troppe vie alternative potevano portare a queste piccole variazioni di abbondanza. L’unica cosa da fare, per tagliare la testa al toro, era trovare una meteorite che non potesse contenere uranio 235 originario o ottenuto per vie diverse. In tal caso quello esistente non poteva che derivare dal Curio.

Gira e rigira, alla fine la meteorite giusta è stata trovata. Al suo interno è stata studiata un’inclusione ricca di calcio e magnesio. Questo tipo di inclusioni sono poverissime di Uranio 235 originario. Quello che vi era, se vi era, doveva essere dovuto SICURAMENTE al Curio. Il nome di questa intrusione (Curious Marie) ricorda, come lo stesso Curio, il nome della grande scienziata Marie Curie, una delle fondatrici della teoria della radioattività.

La meteorite di Allende (di tipo carbonaceo) è ricca di inclusioni che presentano una chimica di tipo argilloso (rosso per il calcio, blu per l’alluminio, verde per il magnesio, nei falsi colori dell’immagine che copre 0.5 millimetri). All’atto della loro formazione, esse avevano incorporato piccole quantità di Curio 247, di corta vita media (15 milioni di anni) che sono finalmente state rilevate attraverso l’eccesso dei prodotto di decadimento Uranio 235. Il Curio si era formato nella nucleosintesi di stelle che avevano inseminato lo spazio intergalattico e la protostella Sole. Fonte: François L.H. Tissot
La meteorite di Allende (di tipo carbonaceo) è ricca di inclusioni che presentano una chimica di tipo argilloso (rosso per il calcio, blu per l’alluminio, verde per il magnesio, nei falsi colori dell’immagine che copre 0.5 millimetri). All’atto della loro formazione, esse avevano incorporato piccole quantità di Curio 247, di corta vita media (15 milioni di anni) che sono finalmente state rilevate attraverso l’eccesso dei prodotto di decadimento Uranio 235. Il Curio si era formato nella nucleosintesi di stelle che avevano inseminato lo spazio intergalattico e la protostella Sole. Fonte: François L.H. Tissot

La canna fumante della pistola (smoking gun) era stata trovata! L’eccesso di Uranio 235 era sicuramente modesto, ma  decisamente superiore a quello comune in questo tipo di inclusioni: il 6% in più. Sembrano numeri piccoli e incerti, ma invece sono fondamentali e decisivi nello studio delle meteoriti.

Finalmente, era possibile valutare l’abbondanza del Curio nella mistura che aveva formato il Sole e i suoi pianeti. Ed era anche possibile confrontarla con quella di altri elementi come lo Iodio 129 e il Plutonio 244 e concludere che tutti e tre dovevano essersi creati durante un singolo processo nelle ultimissime fasi di evoluzione stellare. Un nuovo passo per descrivere sempre meglio la nucleosintesi delle stelle massicce, le uniche fabbriche degli elementi pesanti.

Un piccolo ma fondamentale mattone che si aggiunge alla costruzione del nostro Sistema Solare e alle sue donatrici. E tutto ciò grazie a un piccolo pezzo di asteroide, che l’ha portato fino a noi… E poi li chiamano “inutili”…

La descrizione è stata molto semplificata, ma l’articolo originale (QUI) può dare informazioni ben più accurate ai chimici che seguono il nostro circolo.

A proposito dell'importanza delle meteoriti per lo studio delle origini del sistema solare

4 commenti

  1. Daniela

    Visita la premessa, Enzo, mi aspettavo di leggere un articolo abbastanza tosto, invece sei riuscito, come sempre, a rendere un argomento così tecnico alla portata di chiunque abbia un minimo di buona volontà di comprenderlo!

    Un ennesimo grazie a te e un altro a questi "ricci del Cosmo" portatori di così tante e preziose informazioni che aspettano solo di essere scoperte e decifrate  :-D

  2. cara Dany,

    grazie come sempre per la spinta morale a continuare... I cari "astericci" colpiscono ancora. Tra poco andrò a vedere i ricci terrestri e sono sicuro che avrò profonde emozioni... E sono anche sicuro che quel veterinario che dedica gran parte della sua vita a salvare i ricci sarà una persona fantastica. Bisogna solo riuscire a giudicare senza falsi blocchi mentali.

    In un mondo corrotto, in cui domina l'odio, l'egoismo, la violenza, qualsiasi ATTO D'AMORE assume un valore straordinario e poco importa verso chi è diretto.

    L'Universo ci insegna che niente viene pesato o classificato. Elettroni e buchi neri hanno la stessa importanza. La cosa fondamentale è amare tutto ciò che esiste... Per uno scienziato VERO, amare può anche diventare sinonimo di studiare, descrivere, comprendere, spiegare, ma l'essenza del verbo DEVE essere la stessa.

    Se capiamo questo, il mondo "umano" non può che essere migliore... :-D

  3. Quello che scrivi sul mondo corrotto e cattivo è oro colato.L'amore scioglie i cuori e unisce gli animali evoluti.Eppure cari amici qualcosa non torna,non mi convince,cercando di scovare l'essenza dentro la dimensione umana in cui nuotiamo,credo che il bene e il male sia come la domanda di Galileo sul movimento:"Rispetto a che cosa?"

  4. Concordo, in parte, con te  caro Gianni... ma  forse la risposta sta nella MQ: non troppo caldo né troppo freddo... :wink:

Lascia un commento

*

:wink: :twisted: :roll: :oops: :mrgreen: :lol: :idea: :evil: :cry: :arrow: :?: :-| :-x :-o :-P :-D :-? :) :( :!: 8-O 8)

 

Questo sito usa Akismet per ridurre lo spam. Scopri come i tuoi dati vengono elaborati.