Σπάνιο ισότοπο στην Ανταρκτική, μπορεί να προέρχεται από εκρήξεις σουπερνόβα;

Μια ομάδα επιστημόνων εξόρυξε 500 kg φρέσκου χιονιού από την Ανταρκτική, το έλιωσε και το κοσκίνισε για να δει τα σωματίδια που υπήρχαν εκεί μέσα. Η ανάλυση τους εξέπληξε: Το χιόνι είχε μέσα του σημαντικά ποσά μιας μορφής σιδήρου που δεν παράγεται φυσικά στη Γη, τον σίδηρο-60.  Άλλοι επιστήμονες είχαν προηγουμένως εντοπίσει το ίδιο σπάνιο ισότοπο σιδήρου σε βαθύς ωκεάνιους φλοιούς. Ο σίδηρος-60, έχει άλλα τέσσερα νετρόνια από τη συνηθέστερη μορφή του στοιχείου της Γης. Αλλά ο σίδηρος-60 στον ωκεάνιο φλοιό πιθανότατα συσσωρεύτηκε στην επιφάνεια της Γης πριν από εκατομμύρια χρόνια, σε αντίθεση με αυτό που βρέθηκε στο φρέσκο χιόνι στην Ανταρκτική που είχε συσσωρευτεί τις τελευταίες δύο δεκαετίες.

Τα αντικείμενα του διαστήματος, που κυμαίνονται από σκόνη έως μετεωρίτες, πέφτουν τακτικά πάνω στη Γη, αλλά είναι γενικά κατασκευασμένα από τα ίδια υλικά με τον πλανήτη μας, αφού όλα στο ηλιακό σύστημα, συμπεριλαμβανομένου και του ίδιου του ήλιου, αποτελούνται από τα ίδια δομικά στοιχεία εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια. Επειδή ο σίδηρος-60 δεν είναι ανάμεσα σε αυτά τα κοινά υλικά, πρέπει να έχει φτάσει από κάπου πέρα από το ηλιακό σύστημα.

«Ένας διαστρικός μετεωρίτης είναι ένα πολύ σπάνιο γεγονός, αλλά όσο μικρότερο είναι το μέγεθος του αντικειμένου, τόσο πιο άφθονο είναι αυτό», δήλωσε ο αστρονόμος του Χάρβαρντ Avi Loeb. Τα σωματίδια της αστρικής σκόνης θα πρέπει να φτάνουν πιο συχνά πάνω στην επιφάνεια της Γης, αλλά η συλλογή τους ανάμεσα σε εκατομμύρια άλλα, είναι ένα αποθαρρυντικό έργο.

Αλλά στο Νότιο Πόλο, οι ερευνητές πρέπει να ελέγξουν για πιθανές γήινες πηγές των ισοτόπων, όπως από πυρηνικούς σταθμούς και δοκιμές πυρηνικών όπλων. Οι επιστήμονες εκτιμούν το κατά πόσο θα μπορούσε να παραχθεί σίδηρος-60 από πυρηνικούς αντιδραστήρες, δοκιμές και πυρηνικά ατυχήματα, όπως η καταστροφή του 2011 στη Φουκουσίμα και υπολόγισαν ότι μόνο ένα μικροσκοπικό ποσοστό υπήρχε από αυτές τις πηγές. Μελετώντας επιπλέον ισότοπα όπως το μαγγάνιο-53, αποκλείουν επίσης κάθε σημαντική συμβολή από τις κοσμικές ακτίνες, οι οποίες παράγουν σίδηρο-60 όταν αλληλεπιδρούν με σκόνη και μετεωρίτες.

Αυτό που απομένει ήταν εκατοντάδες φορές περισσότερο από το ισότοπο σίδηρο-60 από ότι περίμεναν.

Ο ερευνητής Dominik Koll, ένας φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Canberra και οι συνεργάτες του επικεντρώθηκε στο σίδηρο-60 επειδή είναι σπάνιο μεν, αλλά όχι πολύ σπάνιο και έχει μακρά διάρκεια ζωής, με χρόνο ημιζωής 2,6 εκατομμύρια χρόνια. Πολλά άλλα ισότοπα που θα μπορούσαν να έχουν φθάσει από τα διαστρικά πετρώματα που πέφτουν στη Γη είναι τόσο ασταθή, με πολύ σύντομους χρόνους ημιζωής, που δεν υπάρχει τρόπος να τα βρουν οι επιστήμονες προτού να αποσυντεθούν και να εξαφανιστούν.

Τα αστέρια από την άλλη εκτοξεύουν μια ποικιλία από μικροσκοπικά σωματίδια κατά τη διάρκεια της ζωής τους, εκτός από το φως και τη θερμότητα. Αλλά όταν τα αστέρια είναι νεότερα, γενικά απορρίπτουν ελαφρότερα μέταλλα, όπως άνθρακα και οξυγόνο. (Οι αστρονόμοι τείνουν να αναφέρονται σε οτιδήποτε είναι μεγαλύτερο από το ήλιο ως «μέταλλο»). Όταν γερνάνε, τα τεράστια αστέρια που έχουν περάσει πολλά εκατομμύρια χρόνια διατηρώντας μεγάλους πυρήνες, μπορούν να διασπείρουν στο διάστημα με εκρήξεις τύπου σουπερνόβα σωματίδια βαρύτερων μετάλλων, όπως του σιδήρου-60 και του σταθερού ξαδέλφου του, του σιδήρου-56. Ο σίδηρος είναι συνήθως το τελευταίο στοιχείο που ένα αστέρι θα μπορούσε να παράγει, ενώ παράγει ακόμα ενέργεια, και μετά από τα τελευταία στάδια της ζωής του, εκρήγνυται. Μόνο τα αστέρια που είναι δεκάδες φορές μεγαλύτερης μάζας από τον ήλιο μας θα μπορούσαν να κατασκευάσουν ισότοπα σιδήρου, πράγμα που σημαίνει ότι ο σίδηρος-60 που βρέθηκε στην Ανταρκτική προέρχεται από έξω από το ηλιακό σύστημα.

«Πρέπει να ήταν μια έκρηξη σουπερνόβα, όχι τόσο κοντά ώστε να μας σκοτώσει αλλά όχι πολύ μακριά για να αραιωθεί υπερβολικά το ισότοπο  στο διάστημα», δήλωσε ο Dominik Koll.

Αυτό σημαίνει ότι ο πλανήτης μας πιθανώς δέχτηκε μερικά από τα αδέσποτα σωματίδια ενώ ταξιδεύει μέσα από το Τοπικό Διαστρικό Νέφος. Αυτή η περιοχή, που καλύπτει μια έκταση διαμέτρου 30 ετών φωτός, μέσα στην οποία μετακινείται το ηλιακό σύστημα και πλέον πλησιάζει να εξέλθει από αυτήν, πιθανότατα σχηματίζεται από εκρήξεις αστεριών μεγάλης μάζας που εκτοξεύουν τις εξωτερικές τους στρώσεις, στο διάστημα.

Ωστόσο, επειδή δεν υπάρχουν υπερκαινοφανείς στην περιοχή του αστεριού μας, είναι δύσκολο να εντοπίσουμε ακριβώς από που προέρχεται η εμπλουτισμένη με ισότοπα σκόνη. Ο Koll ελπίζει ότι περισσότερα δεδομένα, όπως οι πυρήνες πάγου που φθάνουν σε βαθύτερες και παλαιότερες στρώσεις, θα μπορούσαν να προσθέσουν περισσότερα δεδομένα. Μια τέτοια έρευνα θα διερευνήσει περαιτέρω το παρελθόν και θα μπορούσε να αποκαλύψει με μεγαλύτερη ακρίβεια πότε αυτή η ξένη σκόνη άρχισε να φτάνει στον πλανήτη μας. 

ΠΗΓΗ: https://phys.org/news/2019-08-scientists-star-antarctic.html

ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ: Christopher Michel  Adventuring in Antarctica - Wind Scoop, Union Glacier [Attribution 2.0 Generic (CC BY 2.0)]