دانشمندان شواهد جدیدی کشف کردهاند که نشان میدهد زمین در حال حرکت از میان ابری از بقایای یک ابرنواختر (Supernova) باستانی است که از یک انفجار ستارهای در گذشتههای دور به جا مانده است. محققان با بررسی یخهای قطب جنوب که دهها هزار سال قدمت دارند، «آهن-۶۰» را شناسایی کردند؛ یک ایزوتوپ رادیواکتیو کمیاب که هنگام انفجار ستارههای غولپیکر شکل میگیرد. این یافتهها نشان میدهند که «ابر میانستارهای محلی» (Local Interstellar Cloud) که منظومه شمسی ما را احاطه کرده است، حاوی بقایای به جا مانده از یک ابرنواختر باستانی است. این مطالعه توسط یک تیم بینالمللی از مرکز تحقیقاتی «هلمهولتز درسدن روسندورف» (HZDR) هدایت و در مجله علمی Physical Review Letters منتشر شده است.
رسیدن مواد یک ابرنواختر باستانی به زمین
آهن-۶۰ در درون ستارههای غولپیکر شکل میگیرد و در جریان انفجارهای ابرنواختری به فضا پرتاب میشود. شواهد زمینشناسی پیش از این نشان داده بودند که زمین میلیونها سال پیش در معرض آهن-۶۰ ناشی از ابرنواخترهای نزدیک قرار گرفته است. با این حال، در دوران معاصر هیچ انفجار ستارهای در نزدیکی ما رخ نداده است که بتواند به طور مستقیم آهن-۶۰ تازه به زمین برساند.
همین موضوع باعث ایجاد سوالاتی شد؛ چرا که دانشمندان اخیراً ردپای آهن-۶۰ را در برفهای نسبتاً جوان قطب جنوب کشف کرده بودند.
دکتر دومینیک کول از موسسه فیزیک پرتو یونی و تحقیقات مواد در HZDR توضیح میدهد:
ایده ما این بود که ابر میانستارهای محلی حاوی آهن-۶۰ است و میتواند آن را برای مدت زمانی طولانی ذخیره کند. با حرکت منظومه شمسی از میان این ابر، زمین میتوانست این مواد را جمعآوری کند. با این حال، در آن زمان نمیتوانستیم این موضوع را اثبات کنیم.
طی چند سال گذشته، دکتر کول و پروفسور آنتون والنر نمونههای بیشتری از جمله رسوبات اعماق دریا با قدمت ۳۰ هزار سال را تجزیه و تحلیل کردند. آن نمونهها نیز حاوی آهن-۶۰ بودند، اما دانشمندان هنوز نمیتوانستند فرضیههای رقیب دیگر را به طور کامل رد کنند.
نمونههای یخ قطب جنوب که بهتازگی مورد مطالعه قرار گرفتهاند، بین ۴۰,۰۰۰ تا ۸۰,۰۰۰ سال قدمت دارند. محققان میگویند نتایج جدید اکنون با قاطعیت نشان میدهند که ابر میانستارهای محلی، منشأ این مواد رادیواکتیو است.
کول میگوید:
این بدان معناست که ابرهای اطراف منظومه شمسی به یک انفجار ستارهای مرتبط هستند و این برای اولین بار به ما فرصت میدهد تا منشأ این ابرها را بررسی کنیم.
عبور منظومه شمسی از میان ابر میانستارهای محلی
دانشمندان بر این باورند که منظومه شمسی چند ده هزار سال پیش وارد ابر میانستارهای محلی شده است و تا چند هزار سال دیگر از آن خارج خواهد شد. به گفته محققان، منظومه شمسی در حال حاضر نزدیک به لبه این ابر قرار دارد.
برای بررسی زمانبندی این رویداد، این تیم یک مغزه یخی (نمونه استوانهای استخراجشده از اعماق یخ) را تحلیل کردند که مربوط به دورهای است که منظومه شمسی احتمالاً برای اولین بار وارد این ابر شده بود. این نمونه توسط موسسه قطبی و دریایی آلفرد وگنر (AWI) و از طریق پروژه اروپایی حفاری یخ EPICA تامین شده بود.
با مقایسه نتایج یخهای قطب جنوب با اندازهگیریهای قبلی روی برف و رسوبات اعماق دریا، محققان دریافتند که زمین در بازه زمانی ۴۰,۰۰۰ تا ۸۰,۰۰۰ سال پیش، آهن-۶۰ کمتری نسبت به امروز دریافت کرده است.
کول توضیح میدهد:
این موضوع نشان میدهد که ما در گذشته در محیطی با محتوای آهن-۶۰ کمتری بودهایم، یا اینکه خود این ابر دارای نوسانات چگالی شدیدی است.
این تیم همچنین دریافت که سیگنال آهن-۶۰ در مقیاسهای زمانی کیهانی نسبتاً کوتاه تغییر میکند و تنها در عرض چند ده هزار سال به طرز محسوسی جابهجا میشود. این یافته به محققان اجازه داد تا تئوریهای جایگزین را رد کنند؛ از جمله این ایده که این مواد صرفاً بقایای محوشونده ناشی از انفجارهای ابرنواختری در میلیونها سال پیش هستند.
یخهای قطب جنوب آهن رادیواکتیو را آشکار میکنند
برای انجام این مطالعه، محققان حدود ۳۰۰ کیلوگرم یخ را از موسسه AWI در برمرهافن برای تجزیه و تحلیل شیمیایی به درسدن منتقل کردند. پس از پردازش و تصفیه گسترده، تنها چند صد میلیگرم گرد و غبار باقی ماند.
سپس دانشمندان با دقت فراوان آهن-۶۰ را جداسازی کردند و تمام تلاش خود را به کار بستند تا در طول فرآیند آمادهسازی، هیچ مادهای هدر نرود.
در آزمایشگاه طیفسنجی جرمی شتابدهنده درسدن (DREAMS) در HZDR، محققان نمونههای آمادهشده را با استفاده از دو رادیوایزوتوپ دیگر یعنی «بریلیوم-۱۰» و «آلومینیوم-۲۶» آزمایش کردند. غلظت مورد انتظار این ایزوتوپها در یخهای قطب جنوب از قبل به خوبی مشخص شده بود. اگر آهن-۶۰ در طول فرآیند پردازش از دست میرفت، مقدار این ایزوتوپها نیز باید کاهش مییافت؛ اما تیم هیچ شواهدی از چنین اتلافی پیدا نکرد.
شناسایی تنها چند اتم
برای اندازهگیریهای نهایی، محققان از شتابدهنده یونهای سنگین (HIAF) در دانشگاه ملی استرالیا استفاده کردند که در حال حاضر تنها مرکز در جهان است که توانایی شناسایی چنین مقادیر ناچیزی از آهن-۶۰ را دارد. فیلترهای الکتریکی و مغناطیسی، اتمهای ناخواسته را بر اساس جرم جدا کردند تا اینکه از یک نمونه اولیه حاوی ۱۰ تریلیون اتم، تنها چند اتم آهن-۶۰ باقی ماند.
آنابل رولوفس از دانشگاه بن توضیح میدهد:
این کار مثل پیدا کردن یک سوزن در ۵۰,۰۰۰ استادیوم فوتبال پر از کاه است؛ آن هم در حالی که کاه تا سقف استادیومها بالا آمده باشد. این دستگاه سوزن را ظرف یک ساعت پیدا میکند!
والنر در خلاصه این تحقیق میگوید:
ما از طریق سالها همکاری با همکاران بینالمللی، روشی فوقالعاده حساس را توسعه دادهایم که اکنون به ما اجازه میدهد نشانه واضح انفجارهای کیهانی را که میلیونها سال پیش رخ دادهاند، امروز در آرشیوهای زمینشناسی شناسایی کنیم.
این تیم تحقیقاتی اکنون در حال برنامهریزی برای مطالعات بیشتر با استفاده از مغزههای یخی حتی قدیمیتر قطب جنوب است؛ یخهایی که قبل از ورود منظومه شمسی به ابر میانستارهای محلی شکل گرفتهاند. موسسه AWI نیز در پروژه “Beyond EPICA – Oldest Ice” (پروژهای برای دسترسی به قدیمیترین یخها) مشارکت دارد که هدف آن استخراج مغزههای یخی با قدمتی هرچه بیشتر در تاریخ زمین است.
منبع: Scitechdaily
