Forskere opdager stjernestøv i Antarktis sne

Et team af videnskabsmænd slæbte 500 kilo ny sne tilbage fra Antarktis, smeltede det, og sigtede gennem de partikler, der var tilbage. Deres analyse gav en overraskelse:Sneen rummede betydelige mængder af en form for jern, der ikke er naturligt produceret på Jorden.

Andre videnskabsmænd havde tidligere set den samme sjældne isotop af jern i dybe havskorper. Kaldes jern-60, det har fire flere neutroner end Jordens mest almindelige form for grundstoffet. Men jern-60 i skorpen lagde sig sandsynligvis på jordens overflade for millioner af år siden, i modsætning til, hvad der blev fundet i nysne i Antarktis, der havde akkumuleret i løbet af de sidste to årtier.

"Dette er det første bevis på, at nogen så noget for nylig, " sagde Dominik Koll, en fysiker ved Australian National University i Canberra og hovedforfatter af undersøgelsen. Holdet offentliggjorde deres resultater i denne uge i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve .

Objekter fra det ydre rum, lige fra støv til meteorer, falder regelmæssigt til Jorden, men de er generelt lavet af de samme materialer som vores planet, da alt i solsystemet, inklusive solen selv, samlet fra de samme byggesten for milliarder af år siden. Fordi jern-60 ikke er blandt de almindelige materialer, det må være ankommet fra et sted hinsides solsystemet.

"En [interstellar] meteor er en meget sjælden begivenhed. Men jo mindre objektstørrelsen er, jo mere rigeligt er det, " sagde Harvard-astronomen Avi Loeb. Støvpartikler burde regne ned på jordens overflade oftere, men at udvælge dem fra de utallige andre partikler omkring er en skræmmende opgave.

Men på Sydpolen, forskere skal redegøre for mulige jordiske kilder til isotoper, fra atomkraftværker og atomvåbenforsøg. Koll og hans kolleger vurderede, hvor meget jern-60 kunne produceres af atomreaktorer, tests, og ulykker som 2011-katastrofen i Fukushima, og de beregnede kun et minimalt beløb. Ved at studere yderligere isotoper som mangan-53, de udelukkede også betydelige bidrag fra kosmiske stråler, som genererer jern-60, når de interagerer med støv og meteoritter.

Det, der var tilbage, var hundredvis af gange mere af jernisotopen, end de forventede. "Det er virkelig overvældende, " sagde Koll.

Bernhard Peucker-Ehrenbrink, en geokemiker ved Woods Hole Oceanographic Institution i Massachusetts, enige om, at Kolls team klart fandt en betydelig mængde interstellært jern. "Det er meget svært at foretage disse målinger. Du tæller i det væsentlige individuelle atomer, " mens man vejer bidragene fra baggrundsstråling. "At udvinde det fra et halvt ton is er ikke en triviel opgave, " han sagde.

Koll og hans kolleger fokuserede på jern-60, fordi det er sjældent, men ikke for sjælden, og den har en lang levetid, med en halveringstid på 2,6 millioner år. Mange andre isotoper, der kunne være kommet fra interstellare faldende klipper, er så ustabile, med så korte halveringstider, at der ikke er nogen måde, videnskabsmænd kunne finde dem, før de forfaldt og forsvandt.

Stjerner kaster en række små partikler ud i løbet af deres levetid, udover alt lys og varme. Men når stjernerne er yngre, de smider generelt lettere metaller ud, som kulstof og ilt. (Astronomer har en tendens til at henvise til alt større end helium som et "metal"). Aldring, massive stjerner og en bestemt type supernovaeksplosioner, efter at have brugt mange årtusinder på at smelte store kerner til endnu større, kan udspy partikler af tungere metaller, inklusive iron-60 og dens stabile fætter, jern-56. Jern er normalt det sidste element, en stjerne kan producere, mens den stadig genererer energi, og efter livets sidste træk, det eksploderer. Kun stjerner, der er ti gange mere massive end vores sol, kunne bygge jernisotoper, imidlertid, hvilket betyder, at jern-60 fundet i Antarktis stammer fra uden for solsystemet.

"Det må have været en supernova, ikke så nær til at dræbe os, men ikke for langt til at blive fortyndet i rummet, " sagde Koll.

Det indebærer, at vores planet sandsynligvis har opsamlet de herreløse partikler, mens de rejste gennem den lokale interstellare sky, også kendt som den lokale fnug. Denne 30 lysårs-spændende region, som solsystemet lige nu passerer igennem og lige ved at forlade, sandsynligvis dannet af eksploderende massive stjerner, der blæser de varme gasser i deres ydre lag ud i rummet.

Der er ingen supernovaer i gang nu i vores stjernes kvarter, imidlertid, gør det svært at fastgøre præcis, hvor det isotopberigede støv kom fra. Koll håber, at flere data, som iskerner, der når dybere og ældre støv, kunne tilføje mere til historien. Sådan forskning ville undersøge længere ind i fortiden og kunne afsløre mere præcist, hvornår dette fremmede støv begyndte at sprede vores planet.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra Inside Science. Læs den originale historie her. Brugt med tilladelse. Inside Science er en redaktionelt uafhængig nyhedstjeneste fra American Institute of Physics.