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Isótopo extinto de nióbio é usado para estudar primórdios do Sistema Solar

O nióbio-92 não existe mais. Mas seu decaimento revela que duas supernovas diferentes forneceram matéria-prima à nossa vizinhança planetária.

Por Maria Clara Rossini Atualizado em 5 mar 2021, 19h53 - Publicado em 5 mar 2021, 19h52

O nióbio não serve só para fazer equipamentos de ressonância magnética, aceleradores de partículas e correntes de Whats no governo Bolsonaro. No Instituto Federal de Tecnologia de Zurique (ETHZ), ele também revela o que acontecia no início da formação do Sistema Solar. Não qualquer nióbio. Especificamente o isótopo Nb-92.

O átomo de nióbio possui 41 prótons no seu núcleo, dando a ele a 41º posição na tabela periódica. O número de nêutrons, no entanto, pode variar. Assim, o número de massa do átomo (soma de prótons e nêutrons) também muda, e surgem várias versões do mesmo elemento químico, que são chamadas de isótopos.

O único isótopo estável do nióbio (o responsável por formar o metal do jeitinho que você vê na foto ali em cima) é o de massa 93. O isótopo estudado na Suíça não existe mais na natureza, mas era abundante no momento em que o Sol se formou. De lá até aqui, ele desapareceu porque era muito instável: decaiu por meio da emissão de raios gama e se tornou um outro elemento: o zircônio-92. Esse, sim, encontramos por aqui. Contando o zircônio, descobrimos quanto havia de nióbio. 

Demora 37 milhões de anos para que metade de uma amostra de nióbio-92 se torne zircônio-92. Esse é seu tempo de meia-vida, no jargão dos químicos. É pouco comparado com a idade do Sistema Solar, que tem 4,57 bilhões de anos. Como, a cada 37 milhões de anos, a quantidade total do isótopo na nossa vizinhança cai pela metade, nessa altura do campeonato ele efetivamente desapareceu: metade da metade da metade da metade… 

  • Podemos usar a quantidade de nióbio 92 que costumava haver em uma amostra qualquer como um cronômetro geológico para estabelecer sua idade. Mas, para isso, é preciso primeiro calibrar o cronômetro: determinar qual era a proporção original entre nióbio 92 e nióbio 93 no Sistema Solar.

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    Os pesquisadores da Suíça, em parceria com o Instituto de Tecnologia de Tóquio, encontraram uma forma de estimar a quantidade de nióbio-92 que havia no passado de forma mais precisa. Eles recolheram minerais  chamados zirconita e rutilo em pedacinhos de rocha que chegam à Terra oriundos de Vesta, o segundo maior asteroide do Sistema Solar, formado há 4,52 bilhões de anos.

    Analisando a proporção de zircônio-92 – a zirconita, como o nome já diz, contém esse elemento em sua composição  –, é possível deduzir quanto de nióbio-92 havia na área na época da formação do asteroide. Época que corresponde justamente aos primórdios do Sistema Solar. 

    A matéria-prima usada para fabricar o Sol, a Terra e os demais planetas vizinhos não continha apenas hidrogênio e hélio – os elementos mais leves da tabela periódica, que se formaram logo após o Big Bang e compõem a maioria esmagadora das coisas do cosmos. Ela também incluía elementos mais pesados, que são fabricados durante fenômenos como as violentas supernovas,

    Analisando a presença passada de nióbio-92, o modelo feito pela equipe de Zurique mostra que duas supernovas diferentes liberaram contribuições para o Sistema Solar. Uma delas teve mais influência no interior do sistema, enquanto outra concentrou suas contribuições na parte exterior.

    A pesquisa sugere que os planetas mais próximos ao Sol (como a Terra e Marte) receberam material ejetado pela explosão de uma supernova de tipo Ia. Nessa versão do fenômeno, uma estrela compacta e densa, chamada anã-branca, engorda conforme incorpora material de uma estrela gigante vizinha. E aí… boom! (Isso acontece sempre em sistemas binários, com duas estrelas girando uma em torno da outra.)

    Já os planetas da parte externa do Sistema Solar foram abastecidos principalmente pela explosão de uma supernova de tipo 2. Essas estrelas de alta massa colapsam sobre seu próprio núcleo quando ficam sem combustível para a fusão nuclear, gerando uma explosão violenta que espalha elementos químicos por toda parte. 

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