Sunčev sistem trenutno prolazi kroz Lokalni međuzvjezdani oblak, područje izuzetno razrijeđenog gasa i prašine između zvijezda. Tokom tog putovanja Zemlja neprestano prikuplja željezo-60, rijedak radioaktivni izotop koji nastaje tokom eksplozija zvijezda. To je sada potvrdio međunarodni istraživački tim predvođen institucijom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf analizom antarktičkog leda starog desetinama hiljada godina.
Na osnovu stalnog, ali vremenski promjenjivog priliva, istraživači su zaključili da je ovaj radioaktivni izotop ostao zarobljen unutar oblaka nakon davne zvjezdane eksplozije. Studija je objavljena u naučnom časopisu Physical Review Letters.
Željezo-60 nastaje u unutrašnjosti masivnih zvijezda i oslobađa se u svemir kada one eksplodiraju kao supernove. Geološki zapisi pokazuju da je naš Sunčev sistem prije nekoliko miliona godina čak dva puta bio izložen talasima željeza-60 iz takvih eksplozija.
Međutim, u novijoj prošlosti nije bilo obližnjih eksplozija zvijezda, pa naučnicima nije bilo jasno odakle dolazi željezo-60 pronađeno u površinskom snijegu Antarktika starom manje od 20 godina.
"Naša ideja bila je da Lokalni međuzvjezdani oblak sadrži željezo-60 i da ga može zadržavati veoma dugo. Kako se Sunčev sistem kreće kroz oblak, Zemlja bi mogla prikupljati taj materijal. Ipak, tada to nismo mogli dokazati", objasnio je dr Dominik Kol iz Instituta za fiziku jonskih snopova i istraživanje materijala pri HZDR-u.
Tokom posljednjih godina tim predvođen Kolom i profesorom Antonom Valnerom analizirao je dodatne uzorke, uključujući dubokomorske sedimente stare i do 30.000 godina. Željezo-60 pronađeno je i u njima, ali su različite teorije o njegovom porijeklu i dalje ostale otvorene.
Novi uzorci antarktičkog leda, stari između 40.000 i 80.000 godina, sada mnogo jasnije ukazuju da je upravo Lokalni međuzvjezdani oblak vjerovatni izvor ovog materijala.
"To znači da su oblaci koji okružuju Sunčev sistem povezani sa drevnom zvjezdanom eksplozijom. Prvi put imamo priliku istraživati porijeklo tih oblaka", rekao je Kol.
Prema procjenama naučnika, Sunčev sistem ušao je u Lokalni međuzvjezdani oblak prije nekoliko desetina hiljada godina, a napustit će ga za nekoliko hiljada godina. Trenutno se nalazimo blizu njegove ivice.
Za potrebe istraživanja analizirano je jezgro leda iz perioda kada je Sunčev sistem vjerovatno ulazio u oblak. Uzorke je obezbijedio Alfred Wegener Institute kroz evropski projekat bušenja leda EPICA.
Poređenjem količina željeza-60 sa ranijim uzorcima iz dubokog mora i snijega, naučnici su otkrili da je prije 40.000 do 80.000 godina na Zemlju stizalo manje ovog izotopa nego danas.
"To sugeriše da smo se ranije nalazili u području sa manjom koncentracijom željeza-60 ili da sam oblak ima velike promjene gustine", pojasnio je Kol.
Signal željeza-60 mijenja se tokom svega nekoliko desetina hiljada godina, što je veoma kratko u kosmičkim okvirima. Zahvaljujući tome istraživači su mogli odbaciti alternativna objašnjenja, poput postepenog slabljenja efekata supernova starih milionima godina.
Za analizu je oko 300 kilograma antarktičkog leda transportovano u Drezden, gdje je prošao dugotrajan hemijski proces. Na kraju je ostalo svega nekoliko stotina miligrama zvjezdane prašine.
Naučnici su potom korak po korak izdvajali željezo-60, pažljivo izbjegavajući gubitke materijala tokom svakog dijela procesa.
Završna mjerenja obavljena su u Postrojenju za akceleraciju teških jona pri Australijskom nacionalnom univerzitetu, trenutno jedinom mjestu na svijetu sposobnom da detektuje tako male količine željeza-60.
"To je kao da tražite iglu u 50.000 fudbalskih stadiona punih sijena do krova. Mašina pronađe iglu za sat vremena" objasnila je Anabel Rolofs sa Univerziteta u Bonnu.
Profesor Anton Valner istakao je da su dugogodišnja saradnja i razvoj izuzetno osjetljivih metoda omogućili naučnicima da danas u geološkim zapisima jasno prepoznaju tragove kosmičkih eksplozija koje su se dogodile prije više miliona godina.