Η Γη ταξιδεύει μέσα από τις ραδιενεργές στάχτες ενός αρχαίου άστρου που εξερράγη και οι πάγοι της Ανταρκτικής διέσωσαν τις αποδείξεις.
Επιστήμονες ανακάλυψαν νέα στοιχεία που αποδεικνύουν ότι η Γη κινείται μέσα από ένα νέφος αρχαίων υπολειμμάτων σούπερνοβα, τα οποία άφησε πίσω της μια αστρική έκρηξη του μακρινού παρελθόντος.
Εξετάζοντας πάγους της Ανταρκτικής ηλικίας δεκάδων χιλιάδων ετών, οι ερευνητές ανίχνευσαν σίδηρο-60, ένα σπάνιο ραδιενεργό ισότοπο που δημιουργείται κατά την έκρηξη μαζικών αστέρων.
Τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι το Τοπικό Διαστρικό Νέφος που περιβάλλει το ηλιακό μας σύστημα περιέχει υπολείμματα υλικού από μια αρχαία σούπερνοβα.
Η μελέτη διεξήχθη από μια διεθνή ομάδα του Κέντρου Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) και δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Physical Review Letters.
Αρχαίο υλικό από σούπερνοβα φτάνει στη Γη
Ο σίδηρος-60 σχηματίζεται στο εσωτερικό μαζικών αστέρων και εκτοξεύεται στο διάστημα κατά τη διάρκεια εκρήξεων σούπερνοβα.
Γεωλογικά στοιχεία έχουν δείξει στο παρελθόν ότι η Γη είχε εκτεθεί σε σίδηρο-60 από κοντινές σούπερνοβα πριν από εκατομμύρια χρόνια. Στη σύγχρονη εποχή, ωστόσο, δεν έχουν σημειωθεί κοντινές αστρικές εκρήξεις που θα μπορούσαν να την τροφοδοτήσουν άμεσα με φρέσκο σίδηρο-60.
Αυτό δημιούργησε ερωτήματα όταν οι επιστήμονες ανακάλυψαν πρόσφατα ίχνη σιδήρου-60 σε σχετικά πρόσφατο χιόνι της Ανταρκτικής.
«Η ιδέα μας ήταν ότι το Τοπικό Διαστρικό Νέφος περιέχει σίδηρο-60 και μπορεί να τον αποθηκεύσει για μεγάλες χρονικές περιόδους. Καθώς το ηλιακό σύστημα κινείται μέσα στο νέφος, η Γη θα μπορούσε να συγκεντρώνει αυτό το υλικό. Ωστόσο, εκείνη την εποχή δεν μπορούσαμε να το αποδείξουμε», εξηγεί ο Δρ. Ντόμινικ Κολ (Dominik Koll) από το Ινστιτούτο Φυσικής Ιοντικών Δεσμών και Έρευνας Υλικών του HZDR.
Κατά τη διάρκεια των τελευταίων ετών, ο Κολ και ο καθηγητής Άντον Βάλνερ (Anton Wallner) ανέλυσαν επιπλέον δείγματα, συμπεριλαμβανομένων ιζημάτων από τον βαθύ ωκεανό που χρονολογούνται έως και 30.000 χρόνια πριν.
Αυτά τα δείγματα περιείχαν επίσης σίδηρο-60, όμως οι επιστήμονες δεν μπορούσαν ακόμη να αποκλείσουν εντελώς άλλες εναλλακτικές ερμηνείες. Τα δείγματα πάγου από την Ανταρκτική που μελετήθηκαν πρόσφατα έχουν ηλικία μεταξύ 40.000 και 80.000 ετών. Οι ερευνητές αναφέρουν ότι τα αποτελέσματα δείχνουν πλέον ξεκάθαρα πως το Τοπικό Διαστρικό Νέφος αποτελεί την πηγή αυτού του ραδιενεργού υλικού.
«Αυτό σημαίνει ότι τα νέφη που περιβάλλουν το ηλιακό σύστημα συνδέονται με μια αστρική έκρηξη. Και για πρώτη φορά, αυτό μας δίνει την ευκαιρία να ερευνήσουμε την προέλευση αυτών των νεφών», δηλώνει ο Κολ.
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι το ηλιακό σύστημα εισήλθε στο Τοπικό Διαστρικό Νέφος πριν από αρκετές δεκάδες χιλιάδες χρόνια και θα εξέλθει από αυτό σε μερικές χιλιάδες χρόνια.
Οι ερευνητές αναφέρουν ότι το ηλιακό σύστημα βρίσκεται επί του παρόντος κοντά στις παρυφές του νέφους. Για να διερευνήσει τη χρονική σειρά των γεγονότων, η ομάδα ανέλυσε έναν πυρήνα πάγου που καλύπτει την περίοδο κατά την οποία το ηλιακό σύστημα ενδέχεται να εισήλθε για πρώτη φορά στο νέφος.
Το δείγμα παραχωρήθηκε από το Ινστιτούτο Alfred Wegener του Κέντρου Helmholtz για την Πολική και Θαλάσσια Έρευνα (AWI), μέσω του ευρωπαϊκού προγράμματος γεωτρήσεων πάγου EPICA.
Συγκρίνοντας τα αποτελέσματα από τους πάγους της Ανταρκτικής με προηγούμενες μετρήσεις σε χιόνι και ιζήματα του βαθιού ωκεανού, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η Γη δεχόταν λιγότερο σίδηρο-60 πριν από 40.000 έως 80.000 χρόνια σε σχέση με σήμερα.
Το ηλιακό σύστημα διέρχεται μέσα από το Τοπικό Διαστρικό Νέφος
«Αυτό υποδηλώνει ότι προηγουμένως βρισκόμασταν σε ένα περιβάλλον με χαμηλότερη περιεκτικότητα σε σίδηρο-60, ή ότι το ίδιο το νέφος παρουσιάζει έντονες διακυμάνσεις στην πυκνότητά του», εξηγεί ο Κολ.
Η ομάδα διαπίστωσε επίσης ότι το σήμα του σιδήρου-60 μεταβάλλεται σε σχετικά σύντομες κοσμικές χρονικές κλίμακες, παρουσιάζοντας αισθητή αλλαγή μέσα σε μόλις δεκάδες χιλιάδες χρόνια.
Αυτό επέτρεψε στους ερευνητές να απορρίψουν εναλλακτικές θεωρίες, συμπεριλαμβανομένης της ιδέας ότι το υλικό ήταν απλώς τα εξασθενημένα υπολείμματα από εκρήξεις σούπερνοβα που συνέβησαν πριν από εκατομμύρια χρόνια.
Οι πάγοι της Ανταρκτικής αποκαλύπτουν ραδιενεργό σίδηρο
Για τη διεξαγωγή της μελέτης, οι ερευνητές μετέφεραν περίπου 300 κιλά πάγου από το Ινστιτούτο AWI στο Μπρεμερχάβεν προς τη Δρέσδη για χημική ανάλυση. Μετά από εκτεταμένη επεξεργασία, απέμειναν μόνο μερικά εκατοντάδες χιλιοστόγραμμα σκόνης.
Στη συνέχεια, οι επιστήμονες απομόνωσαν προσεκτικά τον σίδηρο-60, καταβάλλοντας προσπάθειες ώστε να αποφευχθεί οποιαδήποτε απώλεια υλικού κατά τη διάρκεια της προετοιμασίας. Στο εργαστήριο Φασματομετρίας Μαζών με Επιταχυντή της Δρέσδης (DREAMS) του HZDR, οι ερευνητές έλεγξαν τα προετοιμασμένα δείγματα χρησιμοποιώντας δύο άλλα ραδιοισότοπα: Το βηρύλλιο-10 και το αλουμίνιο-26.
Οι αναμενόμενες συγκεντρώσεις αυτών των ισοτόπων στους πάγους της Ανταρκτικής είναι ήδη καλά κατανοητές. Αν είχε χαθεί σίδηρος-60 κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας, οι ποσότητες αυτών των ισοτόπων θα είχαν επίσης μειωθεί.
Η ομάδα δεν εντόπισε καμία ένδειξη τέτοιων απωλειών.
Ανιχνεύοντας μόλις λίγα άτομα
Για τις τελικές μετρήσεις, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν την Εγκατάσταση Επιταχυντή Βαρέων Ιόντων (HIAF) στο Εθνικό Πανεπιστήμιο της Αυστραλίας, η οποία αποτελεί σήμερα τη μοναδική εγκατάσταση στον κόσμο ικανή να ανιχνεύσει τόσο μικροσκοπικές ποσότητες σιδήρου-60.
Ηλεκτρικά και μαγνητικά φίλτρα διαχώρισαν τα ανεπιθύμητα άτομα με βάση τη μάζα τους, μέχρι που απέμειναν μόλις ελάχιστα άτομα σιδήρου-60 από ένα αρχικό δείγμα που περιείχε 10 τρισεκατομμύρια άτομα.
«Είναι σαν να ψάχνεις μια βελόνα σε 50.000 στάδια ποδοσφαίρου, γεμάτα μέχρι την οροφή με άχυρο. Το μηχάνημα βρίσκει τη βελόνα μέσα σε μία ώρα», εξηγεί η Άναμπελ Ρόλοφς (Annabel Rolofs) από το Πανεπιστήμιο της Βόννης.
«Μέσα από πολλά χρόνια συνεργασίας με διεθνείς συναδέλφους, αναπτύξαμε μια εξαιρετικά ευαίσθητη μέθοδο που μας επιτρέπει πλέον να ανιχνεύουμε την ξεκάθαρη υπογραφή κοσμικών εκρήξεων, οι οποίες συνέβησαν πριν από εκατομμύρια χρόνια, μέσα σε σημερινά γεωλογικά αρχεία», συνοψίζει ο Βάλνερ.
Η ερευνητική ομάδα σχεδιάζει τώρα επιπλέον μελέτες, χρησιμοποιώντας ακόμη παλαιότερους πυρήνες πάγου από την Ανταρκτική, οι οποίοι σχηματίστηκαν πριν το ηλιακό σύστημα εισέλθει στο Τοπικό Διαστρικό Νέφος.
Το Ινστιτούτο AWI συμμετέχει επίσης στο πρόγραμμα «Beyond EPICA – Oldest Ice», το οποίο έχει ως στόχο την ανάκτηση πυρήνων πάγου που χρονολογούνται ακόμη πιο βαθιά στην ιστορία της Γης.