Οι επιστήμονες ανακάλυψαν νέα στοιχεία ότι η Γη ταξιδεύει μέσα από ένα σύννεφο αρχαίων αστρικών συντριμμιών που άφησε πίσω του ένα αστέρι που εξερράγη πριν από πολύ καιρό. Μελετώντας τον πάγο της Ανταρκτικής που σχηματίστηκε πριν από χιλιάδες χρόνια, οι ερευνητές εντόπισαν ίχνη σιδήρου-60, μια σπάνια ραδιενεργή μορφή σιδήρου που δημιουργήθηκε κατά τις εκρήξεις σουπερνόβα. Τα ευρήματα υποστηρίζουν την ιδέα ότι το τοπικό διαστρικό νέφος που περιβάλλει το ηλιακό μας σύστημα περιέχει υλικό από μια αρχαία αστρική έκρηξη.
Η έρευνα διεξήχθη από μια διεθνή ομάδα από το Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) και τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν Επιστολή φυσικής αναθεώρησης.
Σπάνιος σίδηρος σουπερνόβα βρέθηκε στον πάγο της Ανταρκτικής
Ο σίδηρος-60 σχηματίζεται βαθιά μέσα σε τεράστια αστέρια και απελευθερώνεται στο διάστημα όταν αυτά τα αστέρια εκραγούν ως σουπερνόβα. Προηγούμενες μελέτες έχουν βρει στοιχεία ότι η Γη εκτέθηκε σε σίδηρο-60 από κοντινές εκρήξεις σουπερνόβα πριν από εκατομμύρια χρόνια. Ωστόσο, δεν είναι γνωστές πρόσφατες αστρικές εκρήξεις κοντά στη Γη, αφήνοντας τους επιστήμονες αβέβαιους για την προέλευση του σιδήρου-60 που ανακαλύφθηκε στο σχετικά νεαρό χιόνι της Ανταρκτικής πριν από μερικά χρόνια.
“Είχαμε την ιδέα ότι το τοπικό διαστρικό νέφος περιέχει σίδηρο-60 και μπορεί να το αποθηκεύσει για μεγάλο χρονικό διάστημα. Όταν το Ηλιακό Σύστημα κινείται μέσα από το σύννεφο, η Γη μπορεί να συλλέξει αυτό το στοιχείο. Ωστόσο, δεν μπορούσαμε να το αποδείξουμε εκείνη τη στιγμή”, δήλωσε ο Δρ. Ο Ντόμινικ Κόουλ εξηγεί.
Για να διερευνήσουν περαιτέρω, ο Cole και ο καθηγητής Anton Wallner μελέτησαν πρόσθετα γεωλογικά δείγματα τα τελευταία χρόνια, συμπεριλαμβανομένων ιζημάτων βαθέων υδάτων ηλικίας έως και 30.000 ετών. Αυτά τα δείγματα περιείχαν επίσης σίδηρο-60, αλλά οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμη αποκλείσει εντελώς άλλες εξηγήσεις.
Τα πρόσφατα αναλυθέντα δείγματα πάγου της Ανταρκτικής είναι πολύ παλαιότερα, μεταξύ 40.000 και 80.000 ετών. Σύμφωνα με την ομάδα, τα αποτελέσματα δείχνουν έντονα το τοπικό διαστρικό νέφος ως πηγή του ραδιενεργού υλικού.
“Αυτό σημαίνει ότι τα σύννεφα γύρω από το ηλιακό σύστημα συνδέονται με μια αστρική έκρηξη. Και για πρώτη φορά, μας δίνει την ευκαιρία να ερευνήσουμε την προέλευση αυτών των νεφών”, είπε ο Cole.
Το ηλιακό σύστημα ταξιδεύει μέσα από ένα διαστρικό σύννεφο
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι το Ηλιακό Σύστημα εισήλθε στο τοπικό διαστρικό νέφος πριν από αρκετές χιλιάδες χρόνια και αναμένεται να βγει ξανά από αυτό μέσα στα επόμενα αρκετές χιλιάδες χρόνια. Οι ερευνητές λένε ότι το ηλιακό σύστημα βρίσκεται επί του παρόντος κοντά στην εξωτερική άκρη του νέφους.
Για τη μελέτη, η ομάδα εστίασε σε έναν παγωμένο πυρήνα που καλύπτει την περίοδο κατά την οποία το ηλιακό σύστημα εισήλθε στα σύννεφα. Το δείγμα παρασχέθηκε από το Alfred Wegener Institute Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI) μέσω του Ευρωπαϊκού έργου γεώτρησης πάγου EPICA.
Όταν οι ερευνητές συνέκριναν τα αποτελέσματα του πυρήνα του πάγου με μετρήσεις από προηγούμενα χιόνια και βαθιά ιζήματα των ωκεανών, ανακάλυψαν ότι λιγότερος σίδηρος-60 έφτασε στη Γη πριν από 40.000 και 80.000 χρόνια από σήμερα.
«Αυτό υποδηλώνει ότι προηγουμένως είχαμε ένα μέσο με χαμηλή περιεκτικότητα σε σίδηρο-60 ή ότι το ίδιο το σύννεφο παρουσιάζει έντονες διακυμάνσεις πυκνότητας», εξηγεί ο Cole.
Η ομάδα διαπίστωσε ότι το σήμα iron-60 ποικίλλει σημαντικά σε περιόδους μερικών χιλιάδων ετών, κάτι που είναι σχετικά γρήγορο σε κοσμικές χρονικές κλίμακες. Αυτό βοήθησε τους ερευνητές να αποκλείσουν ανταγωνιστικές θεωρίες, συμπεριλαμβανομένης της ιδέας ότι το υλικό προήλθε από μια παλιά έκρηξη σουπερνόβα που σιγά-σιγά εξαφανίστηκε κατά τη διάρκεια εκατομμυρίων ετών.
Εξαγωγή ιχνοποσοτήτων σιδήρου-60
Για να πραγματοποιήσουν τη μελέτη, οι ερευνητές μετέφεραν περίπου 300 κιλά πάγου της Ανταρκτικής από το AWI στο Bremerhaven στη Δρέσδη για χημική επεξεργασία. Μετά από εκτεταμένη προετοιμασία, παρέμειναν μόνο μερικές εκατοντάδες χιλιοστόγραμμα σκόνης.
Στη συνέχεια, οι επιστήμονες διαχωρίζουν προσεκτικά το σίδερο-60 ενώ προσπαθούν να αποφύγουν την απώλεια υλικού κατά τη διάρκεια της διαδικασίας.
Στο εργαστήριο φασματομετρίας μάζας επιταχυντή DREsden (DREAMS) του HZDR, η ομάδα εξέτασε δείγματα που παρασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας δύο επιπλέον ραδιενεργά ισότοπα, το βηρύλλιο-10 και το αλουμίνιο-26. Επειδή τα αναμενόμενα επίπεδα αυτού του ισοτόπου στον πάγο της Ανταρκτικής είναι ήδη καλά κατανοητά, οι ερευνητές μπορούν να επαληθεύσουν ότι δεν χάθηκε σίδηρος-60 κατά την προετοιμασία.
Αναγνώριση μιας χούφτας ατόμων
Για τις τελικές μετρήσεις, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν το Heavy Ion Accelerator Facility (HIAF) στο Εθνικό Πανεπιστήμιο της Αυστραλίας, τη μόνη εγκατάσταση στον κόσμο που μπορεί να ανιχνεύσει πολύ μικρές ποσότητες σιδήρου-60. Χρησιμοποιώντας ηλεκτρικά και μαγνητικά φίλτρα, το μηχάνημα διαχωρίζει τα άτομα κατά μάζα έως ότου απομείνουν μόνο λίγα άτομα σιδήρου-60 από ένα αρχικό δείγμα που περιέχει 10 τρισεκατομμύρια άτομα.
“Είναι σαν να ψάχνεις για μια βελόνα σε ένα γήπεδο ποδοσφαίρου 50.000 ατόμων με ψάθινη οροφή. Το μηχάνημα βρίσκει τη βελόνα σε μια ώρα”, εξηγεί η Annabel Rolfs από το Πανεπιστήμιο της Βόννης.
«Μέσα από πολλά χρόνια συνεργασίας με διεθνείς συναδέλφους, αναπτύξαμε μια εξαιρετικά ευαίσθητη μέθοδο που τώρα μας επιτρέπει να ανιχνεύουμε ξεκάθαρες υπογραφές κοσμικών εκρήξεων που συνέβησαν πριν από εκατομμύρια χρόνια στα γεωλογικά μας αρχεία», συνοψίζει ο Wallner.
Οι ερευνητές σχεδιάζουν τώρα να μελετήσουν ακόμη παλαιότερους πυρήνες πάγου πριν εισέλθουν στο τοπικό διαστρικό νέφος του ηλιακού συστήματος. Το AWI συμμετέχει στο Beyond EPCA – Oldest Ice Project, το οποίο στοχεύει στην ανάκτηση δειγμάτων του παρελθόντος πάγου της Γης.
