Επιστήμονες συνδέουν πλουτώνιο-244 στον Ειρηνικό με κοσμική έκρηξη
Επιστήμονες συνδέουν την ανίχνευση μικρών ποσοτήτων ραδιενεργού πλουτωνίου στα βάθη του ωκεανού με ένα κοσμικό γεγονός που συνέβη πριν από περισσότερα από 100 εκατομμύρια χρόνια. Τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι κοσμική σκόνη, η οποία αποτελεί κατάλοιπο μιας αρχαίας έκρηξης που πιθανώς προέκυψε από τη σύγκρουση δύο αστέρων νετρονίων, εξακολουθεί να φτάνει στη Γη. Αυτού του είδους οι συγκρούσεις είναι γνωστές ως kilonovae και παράγουν μερικά από τα βαρύτερα στοιχεία του Σύμπαντος.
σχετικά άρθρα
Αν και οι kilonovae έχουν προταθεί και στο παρελθόν για την εξήγηση χημικών ιχνών στον πυθμένα των ωκεανών, τα νέα στοιχεία, υπό την καθοδήγηση του φυσικού Dominik Koll του Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf στη Γερμανία, παρέχουν περαιτέρω διευκρινίσεις σχετικά με τη χρονική στιγμή του φαινομένου και την πορεία της Γης στο γαλαξιακό περιβάλλον.
Το αποτύπωμα μιας αρχαίας έκρηξης
Ο φυσικός Anton Wallner, επίσης από το Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, επισημαίνει ότι «τα αποτελέσματά μας υποδεικνύουν πως το πλουτώνιο προέρχεται από σπάνιες κοσμικές εκρήξεις, όπως αυτές που λαμβάνουν χώρα κατά τη συγχώνευση δύο άστρων νετρονίων ή σε εξαιρετικά ενεργές υπερκαινοφανείς εκρήξεις». Πρόσθεσε δε ότι το στοιχείο έχει έκτοτε διασκορπιστεί στο διαστρικό μέσο. Το πλουτώνιο, ένα από τα βαρύτερα φυσικά στοιχεία του Σύμπαντος, με το ισότοπο πλουτώνιο-244 να αποτελεί το αντικείμενο της μελέτης, σχηματίζεται αποκλειστικά σε σπάνια κοσμικά γεγονότα όπου τα άτομα εκτίθενται σε υψηλή συγκέντρωση νετρονίων. Μέσω της διαδικασίας ταχείας σύλληψης νετρονίων (r-process), οι πυρήνες των ατόμων απορροφούν ταχύτατα νετρόνια, αυξάνοντας τη μάζα τους και δημιουργώντας τα βαρύτερα στοιχεία. Η kilonova αποτελεί έναν από τους βασικούς «γενέτορες» αυτών των στοιχείων.
Αποδείξεις θαμμένες στον πυθμένα των ωκεανών
Δεδομένου ότι το πλουτώνιο-244 διαθέτει χρόνο ημιζωής περίπου 81 εκατομμυρίων ετών, οποιαδήποτε αρχέγονη ποσότητα από τον σχηματισμό του Ηλιακού Συστήματος θα είχε πλέον αποσυντεθεί. Εντούτοις, ίχνη του εντοπίστηκαν σε φαιρομαγγανιακές κρούστες του ωκεάνιου πυθμένα, οι οποίες αναπτύσσονται αργά και καταγράφουν την περιβαλλοντική ιστορία σε κάθε τους στρώμα. Προγενέστερες έρευνες είχαν συνδέσει την παρουσία πλουτωνίου-244 με μια έκρηξη r-process πριν από περίπου 3,5 εκατομμύρια χρόνια. Ωστόσο, ο Koll και οι συνεργάτες του υιοθέτησαν μια διαφορετική μεθοδολογία, αναζητώντας το ισότοπο κουρίου-247, το οποίο θα αναμενόταν να έχει σχηματιστεί ταυτόχρονα με το πλουτώνιο. Ειδικότερα, χρησιμοποιώντας δείγμα φαιρομαγγανιακής κρούστας που ανασύρθηκε το 1976 από βάθος 4.830 μέτρων στον Ειρηνικό Ωκεανό, οι ερευμητές αναζήτησαν πλουτώνιο-244, κουρίο-247 και το ραδιοϊσότοπο σιδήρου-60, γνωστό για την κοσμική του προέλευση.
Τα ίχνη που μαρτυρούν το παρελθόν
Ο σίδηρος-60, με χρόνο ημιζωής 2,6 εκατομμυρίων ετών, έχει συσχετιστεί με προσφάτως συντελεσθείσες υπερκαινοφανείς εκρήξεις, περίπου 2,5 και 7 εκατομμύρια χρόνια πριν. Ο Koll διευκρινίζει ότι «ο σίδηρος-60 αποτελεί σαφές αποτύπωμα συμβατικών υπερκαινοφανών, γι’ αυτό συγκρίναμε τα ίχνη του με εκείνα του πλουτωνίου-244». Η απουσία του κουρίου-247 υποδηλώνει ότι το πλουτώνιο-244 δεν προήλθε από τις ίδιες εκρήξεις με τον σίδηρο-60, αλλά από ένα γεγονός πολύ παλαιότερο. Το κουρίο έχει πλέον διασπαστεί, ενώ το πλουτώνιο παραμένει ανιχνεύσιμο χάρη στον μεγαλύτερο χρόνο ημιζωής του. Ο φυσικός Michael Hotchkis του Australian Nuclear Science and Technology Organisation σημειώνει ότι «η απουσία του ραδιοϊσοτόπου κουρίου-247 καταδεικνύει πως η έκρηξη συνέβη πριν από πολύ καιρό, αλλά όχι πριν από περισσότερο από ένα δισεκατομμύριο χρόνια, διαφορετικά ούτε το πλουτώνιο-244 θα ήταν ανιχνεύσιμο».
Η Γη μέσα σε κοσμικά συντρίμμια
Παρόλο που ο ακριβής τύπος της έκρηξης που παρήγαγε το πλουτώνιο-244 παραμένει άγνωστος, οι ερευνητές εκτιμούν ως πιθανότερη μια αρχαία kilonova ή άλλη σπάνια διαδικασία r-process, η οποία συντελέστηκε πριν από περισσότερα από 100 εκατομμύρια χρόνια. Η Γη, επί του παρόντος, φαίνεται να διασχίζει τα κατάλοιπα αυτής της κοσμικής έκρηξης. Το φαινόμενο αυτό παρέχει σημαντικά στοιχεία για την ιστορία των εκρήξεων στον Γαλαξία και για την τροχιά του Ηλιακού Συστήματος στο Διάστημα. Πιθανώς, συμβάλλει επίσης στην κατανόηση της προέλευσης των βαρέων μετάλλων στη Γη και της επίδρασης τέτοιων γεγονότων στην εξέλιξη του πλανήτη. Ο Hotchkis θέτει το ερώτημα: «Επηρέασε αυτό το γεγονός τη ζωή στη Γη;» χαρακτηρίζοντάς το ως ανοιχτό ζήτημα που απαιτεί περαιτέρω διερεύνηση. Τα ευρήματα της μελέτης δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό περιοδικό Nature Astronomy.
