Astronomia Praful de stele descoperit pe fundul oceanului
Multe elemente noi sunt create în mingea de foc a unei supernove, inclusiv fier-60. Dacă cercetătorii detectează acest izotop pe Pământ, trebuie să fi venit din spațiu nu cu mult timp în urmă.
25 august 2020 - 08:08, Thomas Bührke
Berlin/Dresda În fiecare an, câteva mii de tone de praf cosmic se preling pe pământ. Majoritatea acestor mici particule provin de la asteroizi și comete din sistemul nostru solar. Cu toate acestea, o mică parte ne vine de la stele îndepărtate. Se dezvăluie printr-un ingredient care nu există pe pământ: izotopul fier-60, o variantă a elementului fier. O echipă de cercetători condusă de Anton Wallner de la Helmholtz Center Dresden-Rossendorf (HZDR) a reușit acum să urmărească o astfel de praf de stele în sedimentele de adâncime. Originea sa este un mister, relatează ei în revista de specialitate PNAS.
Situl este situat la o adâncime de 4.200 de metri în bazinul sud-estic indian, la aproximativ o mie de kilometri de vârful sud-vestic al Australiei. Cercetătorii au găsit fier-60 într-unul dintre aceste miezuri de foraj lungi de un metru de la Facilitatea de cercetare a geologiei marine din Antarctica de la Universitatea de Stat din Florida, în urmă cu câțiva ani. Ce face acest izotop atât de interesant?
Iron-60 este instabil și se strică; la fiecare 2,6 milioane de ani, o sumă disponibilă inițial este redusă la jumătate. Dacă fierul-60 a fost prezent când s-a format pământul în urmă cu 4,6 miliarde de ani, el a scăzut complet până în prezent. Nu există surse pământești. Dacă acest izotop este detectat oriunde, trebuie să fi venit din spațiu nu cu mult timp în urmă. Astronomii cunosc o sursă pentru aceasta: stelele care explodează, cunoscute și sub numele de supernove. Multe elemente noi sunt create în mingea de foc a unei supernove, inclusiv fier-60. Acești atomi se atașează de particule minuscule de praf și călătoresc pe ele prin spațiu. Dacă se ciocnesc cu pământul la un moment dat, se scufundă prin atmosferă la pământ și sunt depuse.
Explozii într-un grup de stele tinere
O echipă condusă de Gunther Korschinek de la Universitatea Tehnică din München a descoperit Eisen-60 pentru prima dată în urmă cu 20 de ani. L-au găsit în crustele de mangan din Pacificul de Sud. Aceste depozite de adâncime conțin mult fier și cresc foarte încet la câțiva milimetri pe milion de ani. Acest lucru comprimă puternic materialul. Substanțele rare precum fierul-60 sunt concentrate în volume mici și pot fi astfel detectate mai ușor. Cu toate acestea, creșterea lentă face datarea dificilă, deoarece straturile depuse în fiecare an sunt foarte subțiri. Miezurile de adâncime ar trebui să ofere informații mai precise, care pot crește cu câțiva milimetri în doar o mie de ani.
Această dovadă a fost de fapt atinsă acum patru ani. Interesant este că s-au găsit concentrații deosebit de mari între 1,7 și 3,2 milioane de ani în urmă și între 6,5 și 8,7 milioane de ani în urmă. Analizele exacte efectuate de Dieter Breitschwerdt și Jenny Feige de la Universitatea Tehnică din Berlin au sugerat că în jur de 16 supernove au explodat una după alta într-un tânăr grup de stele și au aruncat fierul-60 în spațiu. Membrii supraviețuitori ai grupului de stele pot fi văzuți și astăzi în constelațiile Scorpion și Centaurus. Norii de explozie s-au extins și s-au contopit într-o mare bulă de gaz. La acea vreme, supernove se aflau la aproximativ 300 de ani lumină distanță. Acest lucru a făcut ca razele UV și raze X eliberate ale biosferei terestre să nu fie probabil periculoase. Experții așteaptă daune grave numai la distanțe mai mici de 30 de ani lumină.
Anul trecut, cercetătorii au provocat senzație odată cu descoperirea fierului-60 în Antarctica. Pentru aceasta, au adunat 500 de kilograme de zăpadă, l-au ambalat în cutii și l-au expediat în Germania, unde a putut fi analizat după o prelucrare chimică extinsă. Fierul-60 găsit în el, însă, nu a căzut pe pământ în urmă cu milioane de ani, ci doar recent, deoarece zăpada colectată nu a fost mai veche de 20 de ani. De asemenea, părea să provină de la supernove nu foarte departe. Se pare că planeta noastră a fost expusă la focuri de artificii de la stele care explodează de mai multe ori în trecut. Cu toate acestea, fără consecințe grave asupra vieții asupra lui.
Astronomii au descoperit că sistemul nostru solar este situat într-o colecție de nori de gaze fierbinți numite Nor Interstelar Local. Acest lucru ar fi putut fi creat de supernove. Acum aproximativ 40.000 de ani, sistemul nostru solar a intrat într-un mic nor parțial cu un diametru de aproximativ 16 ani lumină. Peste câteva mii de ani îi va părăsi din nou. „De aceea suntem interesați în special de sedimentele unei date mai recente de formare, adică timpul care corespunde călătoriei prin norul interstelar”, spune Anton Wallner ideea de bază a celei mai recente lucrări. A condus lucrările de cercetare la Universitatea Națională Australiană (ANU) din Canberra și a început recent să facă cercetări la HZDR și TU Dresda.
60 de grame de fier-60 în 33.000 de ani
Calea de la miezul burghiului până la analiza finală este lungă și consumă mult timp, Silke Merchel de la HZDR și Jenny Feige de la TU Berlin jucând un rol cheie. În primul rând, au descoperit că primii opt centimetri ai miezului s-au întins pe ultimii 33.000 de ani. Această zonă a fost împărțită în segmente de cinci centimetri lungime și apoi măsurată. Cei foarte puțini 60 de atomi de fier conținuți în el au putut fi detectați doar cu un spectrometru de masă extrem de sensibil la Universitatea Națională Australiană. În cele din urmă, toate sedimentele examinate împreună conțineau doar nouăsprezece atomi de fier-60. „Extrapolat pe întreaga suprafață a pământului, aceasta înseamnă că în ultimii 33.000 de ani, un total de doar 60 de grame de fier-60 din praful de stele au căzut pe întregul pământ”, a spus Wallner.
Asta este mai puțin decât ceea ce au determinat cercetătorii pentru eveniment în urmă cu 1,7 până la 3,2 milioane de ani. Deci, fierul-60 găsit acum nu provine de la o supernovă? Stelele foarte masive pot genera izotopul în cantități mai mici chiar înainte de sfârșitul lor exploziv și permit expulzarea acestuia în spațiu cu un vânt stelar. Cu toate acestea, nici o stea de acest fel nu este cunoscută pe o rază de câțiva ani lumină. Datorită luminozității lor enorme, nu pot scăpa de astronomi. Așadar, se pune întrebarea de unde provin particulele și cum a apărut norul interstelar prin care se mișcă sistemul nostru solar.
Wallner subliniază o posibilitate pe care colegii au adus-o recent: Este de conceput că „fierul-60 închis în particule de praf a fost reflectat de mai multe ori în mediul interstelar, deci într-o anumită măsură a fost împins în jur”, a spus Wallner. Acest lucru ar însemna că particulele ar fi călătorit în spațiu mult mai mult decât se aștepta. Ca urmare, fierul-60 detectat ar putea proveni de la supernove mai vechi ale căror nori de explozie nu mai pot fi găsiți astăzi. „Atunci măsurăm un fel de ecou al acestor erupții cosmice”.
Această astronomie de pe fundul oceanului oferă astrofizicienilor o perspectivă complet nouă asupra structurii și dezvoltării Căii Lactee.