Inklusi meteorit merah muda yang dijuluki Curious Marie menunjukkan bahwa elemen yang sangat tidak stabil, curium, ada di tata surya awal.
Tampilan sampel meteorit dari dekat, menunjukkan inklusi tahan api seperti keramik (berwarna merah muda). Inklusi refraktori adalah batuan tertua yang diketahui di tata surya (4,5 miliar tahun). Analisis rasio isotop uranium menunjukkan bahwa isotop curium yang berumur panjang hadir lebih awal di tata surya ketika inklusi ini terbentuk. Lihat di bawah untuk melihat seluruh meteorit. Gambar melalui Origins Lab, University of Chicago.
Para peneliti telah menemukan bukti bahwa curium - unsur berat yang tidak stabil dan langka - hadir pada awal pembentukan tata surya kita. Meskipun curium telah lama membusuk menjadi bentuk uranium, tanda-tanda keberadaannya tetap dalam inklusi keramik berwarna merah muda yang dijuluki Penasaran Marie, sebuah penghormatan kepada Marie Curie untuk siapa elemen kurium itu dinamai. Penemuan ini akan membantu para ilmuwan memperbaiki model mereka tentang bagaimana unsur-unsur ditempa dalam bintang dan supernova, dan mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang evolusi kimia galaksi.
Para ilmuwan ini mempublikasikan penemuan mereka di edisi 4 Maret 2016 Kemajuan Sains. François Tissot dari Massachusetts Institute of Technology, penulis utama studi tersebut, mengatakan dalam sebuah pernyataan:
Kurium adalah elemen yang sulit dipahami. Ini adalah salah satu unsur yang diketahui paling berat, namun tidak terjadi secara alami karena semua isotopnya bersifat radioaktif dan meluruh dengan cepat pada skala waktu geologis.
Nicolas Dauphas dari University of Chicago, rekan penulis makalah, menambahkan dalam pernyataan yang sama:
Kemungkinan kehadiran curium di tata surya awal telah lama menarik bagi para ahli kosmokimia, karena mereka sering dapat menggunakan unsur radioaktif sebagai kronometer untuk menentukan usia relatif meteorit dan planet.
Francois Tissot, di lab bersih, memegang gelas berisi inklusi refraktori dilarutkan dalam asam kuat. Gambar melalui Francois Tissot.
Para ilmuwan pertama kali menemukan curium ketika secara artifisial membuatnya di laboratorium pada tahun 1944. Mereka juga menemukannya sebagai produk sampingan dari ledakan nuklir. Saat ini, curium sebagian besar dibuat untuk tujuan penelitian, dan telah digunakan dalam instrumen spektrometer x-ray di beberapa misi NASA ke Mars.
Dalam 35 tahun terakhir, ada beberapa perdebatan tentang apakah curium, salah satu elemen berat yang diciptakan oleh supernova, telah hadir di tata surya awal. Sampai sekarang, pencarian bukti tidak langsung tentang curium di meteorit telah membuahkan hasil yang tidak meyakinkan.
Alam semesta awal sebagian besar adalah hidrogen dan helium yang terkondensasi membentuk galaksi. Di galaksi, banyak elemen berat diciptakan di bagian dalam bintang. Unsur terberat terbentuk dalam ledakan bintang yang sangat masif, yang disebut supernova.
Semua elemen tersebar ke awan gas yang nantinya akan mengembun untuk membentuk generasi bintang-bintang lain. Siklus kemudian akan diulang untuk membuat generasi ketiga. Dengan setiap generasi berturut-turut, bintang-bintang menjadi lebih kaya dalam elemen-elemen berat. Bintang generasi ketiga, seperti matahari kita, yang memiliki unsur-unsur berat berlimpah lebih banyak, diperkirakan lebih mungkin membentuk sistem planet.
Unsur didefinisikan oleh jumlah proton dalam nukleusnya, yang disebut nomor atom. Isotop adalah elemen yang dapat memiliki jumlah neutron yang berbeda dalam nukleus. Beberapa isotop tidak stabil, dan mengalami peluruhan radioaktif. Misalnya, curium-247, dengan 96 proton dan 151 neutron pada intinya, meluruh menjadi uranium-235 yang memiliki 92 proton dan 143 neutron.
Ledakan Supernova menciptakan unsur-unsur berat seperti uranium dan curium. Sebagian besar uranium yang dibuat dengan cara ini adalah dalam bentuk uranium-238, dengan jumlah uranium-235 yang lebih kecil. Isotop curium sangat tidak stabil. Bahkan isotop yang paling tidak stabil, curium-247, hanya ada selama beberapa juta tahun. Akibatnya, semua curium-247 yang terbentuk secara alami di tata surya kita telah lama membusuk menjadi uranium-235.
Model yang menggambarkan penciptaan unsur-unsur berat memprediksi jumlah curium yang rendah.
Oleh karena itu, dalam meteorit dengan uranium tingkat rata-rata atau tinggi, uranium-235 yang dibuat dari peluruhan curium akan terjadi dalam jumlah kecil sehingga “hilang dalam kebisingan” uranium-235 yang dibuat dalam supernova.
Karena curium-247 meluruh selama beberapa juta tahun, hanya bahan yang terkondensasi dari awan gas dan debu selama tahap paling awal pembentukan tata surya yang mungkin mengandung curium. Oleh karena itu, yang dibutuhkan oleh para peneliti adalah meteorit dengan uranium yang berlimpah dan memiliki inklusi yang sangat tua. Di antara spesimen-spesimen itu, mereka mungkin menemukan inklusi yang dulu mengandung curium-247 yang sekarang memiliki kadar uranium-235 yang jauh lebih tinggi.
Dengan bantuan Lawrence Grossman dari University of Chicago, juga penulis makalah, tim melihat beberapa meteorit tertua yang dikenal, yang disebut meteorit berkarbon, yang berusia sekitar 4,5 miliar tahun. Meteorit ini juga dikenal sebagai CAI karena inklusi yang kaya kalsium dan aluminium yang merupakan beberapa bahan padat pertama yang terbentuk di tata surya awal. CAI juga dikenal memiliki kadar uranium yang rendah.
Gambar warna palsu ini menunjukkan penampang meteorit Allende, sekitar seperseratus inci (0,5 milimeter). Itu dibumbui dengan inklusi yang memiliki kimia seperti keramik. Kalsium ditampilkan dalam warna merah, aluminium berwarna biru dan magnesium berwarna hijau. Inklusi ini mengandung isotop curium-247 yang memiliki paruh 15 juta tahun. Bukti curium ditemukan karena peningkatan signifikan uranium-235 yang dihasilkan dari peluruhan curium-247. Curium dibuat bersama dengan unsur-unsur berat lainnya di supernova. Gambar melalui François L.H. Tissot.
Tim menemukan apa yang mereka cari dalam sampel meteorit yang memiliki inklusi keramik merah muda yang mereka juluki Penasaran Marie. Tissot tersebut:
Dalam sampel inilah kami mampu menyelesaikan kelebihan 235U yang belum pernah terjadi sebelumnya. Semua sampel alami memiliki komposisi isotop serupa uranium, tetapi uranium di Curious Marie memiliki enam persen lebih 235U, sebuah temuan yang hanya dapat dijelaskan oleh 247Cm hidup di awal tata surya.
Dengan data dari Penasaran Marie meteorit dimasukkan, tim menjalankan perhitungan untuk menentukan berapa banyak curium hadir di tata surya awal. Dalam membandingkan hasilnya dengan jumlah isotop radioaktif lainnya, yodium-129 dan plutonium-244, mereka menentukan bahwa isotop-isotop ini bisa saja dihasilkan bersama oleh satu proses tunggal dalam bintang.
Dauphin menambahkan:
Ini sangat penting karena ini menunjukkan bahwa ketika generasi bintang yang berurutan mati dan mengeluarkan unsur-unsur yang mereka hasilkan ke dalam galaksi, unsur-unsur terberat diproduksi bersama-sama, sementara penelitian sebelumnya menyatakan bahwa ini bukan masalahnya.
Seluruh sampel meteorit, dengan inklusi keramiknya (merah muda). Meteorit berukuran 0,59 inci (1,5 cm). Gambar melalui Origins Lab, University of Chicago.
Intinya: Dalam edisi 4 Maret 2016 Kemajuan Sains, para peneliti dari MIT dan University of Chicago melaporkan bukti bahwa curium, unsur berat yang tidak stabil dan langka, hadir di tata surya awal. Bukti berasal dari deteksi tidak langsung dari curium dalam inklusi keramik merah muda yang dijuluki Curious Marie.