Звезден прах, пленен в антарктическия лед, разказва за пътешествието на Земята през Космоса

Нашият бляскав космически кораб — Земята, заедно със Слънчевата система, която обитава — не стои неподвижно в пространството. Той се върти бавно и величествено, като част от галактическия валс около сърцето на Млечния път.

Често е невъзможно да узнаем къде точно е минавала Слънчевата система по време на това древно пътешествие. Но нови улики - замръзнали в антарктическия лед в продължение на десетки хиляди години - ни дават подсказки.

Екип учени, ръководен от ядрения астрофизик Доминик Кол от Центъра „Хелмхолц“ Дрезден-Росендорф в Германия, откри именно там редки изотопи на желязото, които проследяват скорошното преминаване на нашата планета през междузвезден облак от прах, породен от свръхнови — останките от отдавна угаснали звезди.

Антарктида като архив на земната атмосфера

През последните десетилетия антарктическата ледена покривка се превърна в безценен източник на информация за историята на нашата планета. Тя започва да се формира пласт по пласт от падащ сняг преди около 35 милиона години, като във всеки слой са били улавяни и замразявани частици от атмосферата.

С течение на времето това натрупване, притиснато от собствената си тежест, се превръща във вертикална капсула на времето. От нея учените могат да извличат дълги цилиндри лед, които пазят хронологичен запис на атмосферните промени в продължение на милиони години.

През 2019 г. Кол и колегите му изследват прясно паднал антарктически сняг и откриват следи от изотоп на желязото, наречен желязо-60.

Сега те са открили желязо-60 и в ледени ядки, датирани отпреди 40 000 до 81 000 години.

Защо желязо-60 е толкова важно

Желязо-60 е особено, защото може да се образува само при специфични екстремни условия, които не възникват естествено на Земята — например при експлозии на свръхнови.

Възможно е част от желязото-60 да е било включено при формирането на Земята. Но с период на полуразпад от едва 2,6 милиона години, на практика почти цялото количество би се разпаднало след около 15 милиона години. Всяко желязо-60, присъствало при образуването на Земята преди 4,5 милиарда години, отдавна е изчезнало.

Това означава, че всяко количество желязо-60, което откриваме на нашата планета над определен фонов праг, трябва да е паднало от Космоса. Не е известен естествен процес на Земята, който да го произвежда в значими количества.

Освен това, предвид начина, по който се образува, учените смятат, че присъствието му на Земята — както в океански седименти, така и в скорошни снеговалежи — означава, че Слънчевата система е преминала, а може би все още преминава, през останки от свръхнови.

По-дълбоко в леда, по-назад във времето

След откриването на желязо-60 в повърхностния сняг Кол и колегите му решават буквално да копаят по-дълбоко, за да установят колко назад във времето се простира този запис.

Използвайки проби, събрани в рамките на Европейския проект за сондиране на лед в Антарктида, изследователите пресяват 295 килограма антарктически лед в търсене на трудноуловими атоми желязо-60.

Те разтопяват леда, извличат останалия материал и преброяват откритите атоми желязо-60.

Резултатите показват по-висока концентрация на желязо-60, отколкото може да се обясни с много малкия фонов принос от космическите лъчи, които се сблъскват със Земята. Това подсказва, че поне част от желязото-60 в антарктическия лед е дошло от междузвездното пространство.

Следите от Местния междузвезден облак

Тук историята става още по-интересна. Концентрацията на желязо-60 в лед отпреди десетки хиляди години е значително по-ниска от концентрацията в сняг от последните няколко десетилетия.

В момента Слънчевата система преминава през регион, наречен Местен междузвезден облак — съставен от газ, прах и плазма, за който учените смятат, че е бил „засеян“ от активност на свръхнови. Затова е логично този облак да посипва Земята с изключително слаб „дъжд“ от желязо-60.

Откритията на Кол и екипа му показват, че антарктическият лед представлява своеобразен полетен запис на пътя на Земята през облака. Това на свой ред разкрива в детайли как е устроен самият облак. Освен това подсказва, че той съдържа по-плътни и по-разредени области от прах, носещ желязо-60.

Доста впечатляващо откритие — извлечено от няколко атома в къс лед.

Космически архив, заключен на Земята

Записът в ледените ядки показва доказателства, че Слънчевата система може да се движи през този облак от поне 80 000 години — първо преминавайки през по-разредена област, а след това навлизайки в по-плътна зона, през която вероятно се движим и днес.

Свързана тема: Звезда, опитваща се да погълне черна дупка, може да е предизвикала нов тип свръхнова

Всъщност не знаем със сигурност какъв е произходът на Местния междузвезден облак. Откритията на екипа са съвместими с хипотезата за произход от свръхнова и подчертават възможността структурата на облака да бъде проследена чрез осезаем материал, открит тук, на Земята.

„Тези резултати показват, че Местният междузвезден облак е космически архив на желязо-60, произведено от свръхнови“, пишат изследователите.

„Запечатаният времеви профил на желязото-60 е доказателство за променяща се локална междузвездна среда през последните 80 000 години.“

Изследването е публикувано във Physical Review Letters.