Antarctica is one of the most pristine places on the planet. Thanks to its generally inhospitable nature, as well as its natural isolation, it’s a good place for astronomers to search for meteorites and other materials that fall from the sky. They tend to sit undisturbed for long periods of time.
A team of astronomers from Germany and Austria recently made use of that preservation by collecting over 1,000 pounds of snow laid down in the past 20 years. After analyzing all the various dust and grains they found within the snow, they discovered a suspicious amount of iron-60. This particular radioactive strain of iron told astronomers that the dust wasn’t local, but instead came from outer space.
What’s more, they suspect it came from a supernova that exploded sometime in the recent cosmic past.
Our solar system sits in one particular spiral arm of the Milky Way, and it orbits the galactic center every 230 million years or so. Astronomers suspect that as the Sun and Earth traversed the local galactic neighborhood, they would have plowed through the cloud of debris that this supernova left behind, causing the materials to rain down on Earth.
The same type of iron has been found buried in deep sea beds and other ancient rocks, but those were laid down millions of years ago. This is the first find of such interstellar iron laid down in recent years, and it could shed more light on exactly where and when the supernova that created the metal occurred.
The researchers published their findings August 12 in the journal Physical Review Letters.
Iron hunters
To analyze the cosmic dust they were seeking, astronomers melted their 1,000 pounds of Antarctic snow. Then, they ran it through an instrument called a mass spectrometer to determine the precise chemical makeup of any materials caught inside. This told them not only that there was iron and manganese in the sample, but specifically iron-60 and manganese-53. These special isotopes, or varieties, of the elements have different numbers of particles in their nucleus than normal iron or manganese atoms (most iron is iron-56, and most manganese is manganese-55). Both are radioactive, meaning they’re not stable with that number of particles, and will at some point decay into other atoms – though for iron-60, it will take 2.6 million years for half of it to decay into something else, making it fairly long-lived for a radioisotope.
Once astronomers found the iron-60 and manganese-53, they had to figure out where it came from. Space was one option, but it’s actually quite common for that combination of elements to occur when cosmic rays strike the dust that fills the solar system. However, when that happens, there’s a particular ratio of iron to manganese scientists have come to expect, and that wasn’t the ratio researchers saw from the Antarctic snow – instead, they saw an excess of iron-60.
So they next tested to see if the extra iron might come from a more local source – fallout from nuclear weapons or power plants that might have drifted south. But further investigations showed that the amount of iron-60 scientists should expect from such sources is negligible, and can’t explain the amounts researchers measured.
Researchers have seen iron-60 like this before, in older rocks embedded in the seafloor or even on the Moon. In those cases, they put it down to a long-ago supernova, a dying star whose explosion would have created all kinds of exotic elements, including iron-60. But knowing that the iron-60 is still falling to Earth today can help astronomers connect the long-ago iron fall to the one that’s probably still happening today, and figure out where and when the supernova occurred that created the iron in the first place.
Astronomii au topit 1.000 de kilograme de zăpadă din Antarctica și au găsit fier care, cel mai probabil, a căzut la pământ, pe măsură ce Pământul a trecut printr-un nor din resturi de supernove.
Antarctica este unul dintre cele mai curate locuri de pe planetă. Datorită naturii sale, în general inospitaliere, precum și izolării sale naturale, este un loc bun pentru astronomi pentru a căuta meteoriți și alte materiale care cad din cer. Acestea au tendința de a sta liniștite pentru perioade lungi de timp.
O echipă de astronomi din Germania și Austria s-au folosit recent această conservare naturală colectând peste 1.000 de kilograme de zăpadă depuse în ultimii 20 de ani. După ce au analizat tot praful și celelalte particule pe care le-au găsit în zăpadă, au descoperit o cantitate suspectă de fier-60. Această tulpină radioactivă specială de fier le-a spus astronomilor că praful nu era local, provenind din spațiul cosmic.
Ba mai mult, ei suspectează că a ar fi produsul unei supernove care a explodat cândva în trecutul cosmic recent.
Sistemul nostru solar se află într-un braț spiralat special al Căii Lactee și orbitează centrul galactic la fiecare 230 de milioane de ani sau cam așa ceva. Astronomii bănuiesc că, pe măsură ce Soarele și Pământul traversau cartierul galactic local, ar fi arat prin norul de resturi pe care această supernovă l-a lăsat în urmă, determinând ploaia materialelor pe Pământ.
Același tip de fier a fost găsit îngropat în albiile de mare adâncime și alte roci străvechi, dar acesta au fost depus acum milioane de ani. Aceasta este prima descoperire a unui astfel de fier interstelar adus în ultimii ani și ar putea arunca mai multă lumină asupra locului în care a apărut supernova care a creat metalul.
Cercetătorii și-au publicat descoperirile pe 12 august în revista Physical Review Letters.
Vânători de fier
Pentru a analiza praful cosmic pe care îl căutau, astronomii au topit 1.000 de kilograme de zăpadă din Antarctica. Apoi, au trecut-o printr-un instrument numit spectrometru de masă pentru a determina machiajul chimic precis al oricăror materiale prinse în interior. Acest lucru le-a spus nu numai că în eșantion există fier și mangan, ci mai exact fier-60 și mangan-53. Acești izotopi speciali ai elementelor au un număr diferit de particule în nucleul lor decât atomii normali de fier sau mangan (majoritatea fierului este fierul-56, iar majoritatea manganului este manganul-55). Ambele sunt radioactive, ceea ce înseamnă că nu sunt stabile cu acest număr de particule și, la un moment dat, se vor descompune în alți atomi – deși în cazul Fe 60, va dura 2,6 milioane de ani pentru ca jumătate din acesta să se descompună în altceva, ceea ce o va face destul de îndelungat pentru un radioizotop.
Odată ce astronomii au găsit fierul-60 și mangan-53, au trebuit să-și dea seama de unde provine. Spațiul a fost o opțiune, dar este destul de comun ca acea combinație de elemente să apară atunci când razele cosmice lovesc praful care umple sistemul solar. Cu toate acestea, atunci când se întâmplă acest lucru, există un anumit raport dintre fier și mangan, iar acesta nu a fost raportul pe care cercetătorii l-au găsit în zăpada Antarctică – în schimb, au văzut un exces de fier-60.
Apoi au încercat ulterior să vadă dacă fierul suplimentar ar putea proveni dintr-o sursă mai locală – căderea de praf radioactiv provenit de la armele nucleare sau centralelor electrice nucleare. Însă alte investigații au arătat că această cantitate, de la astfel de surse, este neglijabilă și nu pot explica cantitățile măsurate de cercetători.
Cercetătorii au găsit acest fel de fier și mai înainte, în roci mai vechi înglobate în malul mării sau chiar pe Lună. În aceste cazuri, au descris-o ca pe o supernovă de demult, o stea pe moarte a cărei explozie ar fi creat tot felul de elemente exotice, inclusiv fierul-60.
***
Mihail stories 