لدينا الآن دليل على انفجار سوبر نوفا بشكل خطير بالقرب من الأرض منذ 2.5 مليون سنة

طبقات من الغاز تم إخراجها قبل انفجار المستعر الأعظم النهائي. (ناسا / سويفت / سكاي ووركس ديجيتال / دانا بيري)

في تاريخها البالغ 4.5 مليار سنة ، كان على الأرض أن تواجه التحدي. لقد عرّضت العديد من الكوارث الكوكب للخطر ، من التأثيرات الهائلة إلى الحرائق البركانية ، إلى الحلقات المتجمدة من كرة الثلج على الأرض. ومع ذلك تستمر الحياة.

من بين جميع المخاطر التي تهدد كوكبًا ، قد يكون نجم قريب ينفجر باعتباره سوبرنوفا .

عندما يصل نجم ضخم بدرجة كافية إلى نهاية حياته ، فإنه ينفجر على شكل مستعر أعظم (SN). يمكن للانفجار شديد النشاط أن يضيء السماء لأشهر ، مما يحول الليل إلى نهار لأي كواكب قريبة بما فيه الكفاية.

إذا كان الكوكب قريبًا جدًا ، فسيتم تعقيمه ، بل سيتم تدميره. عندما يمر النجم بمخاض موته ، فإنه ينتج عناصر كيميائية معينة تنتشر في الفضاء.

لسنوات ، ظل الباحثون في حيرة من أمرهم بشأن الأدلة على انفجار مستعر أعظم في مكان ما بالقرب من الأرض قبل مليوني سنة. الدليل هو تركيز 60Fe ، وهو أحد نظائر الحديد التي تنتجها المستعرات الأعظمية ، وجدت حول الأرض.

الآن ، تقدم دراسة جديدة أدلة إضافية على انفجار سوبرنوفا بالقرب من الأرض قبل 2.5 مليون سنة. هذه المرة ، تركيزه 53 مليون ، نظير مشع آخر أنتج بواسطة المستعرات الأعظمية.

الدراسة التي قدمت النتائج بعنوان ' مستعر أعظم إنتاج 53 مليون على الأرض '. المؤلف الرئيسي للورقة هو الدكتور غونتر كورشينك من جامعة ميونخ التقنية. البحث نشرت في المجلة رسائل المراجعة البدنية .

تتركز الدراسة على ما يسمى قشور المنغنيز الحديدي . إنها مصنوعة من الصخور ، لكنها تشبه كعكة الشوكولاتة. إنها رواسب من الرواسب البحرية التي تنمو بمرور الوقت ، حيث تترسب أكاسيد الحديد والمنغنيز من مياه البحر.

يحتفظون بسجل للمواد الكيميائية في مصدر المياه لأنها تتشكل بمرور الوقت. إلى جانب كونها مصدرًا محتملاً للمعادن القيمة ، فهي أيضًا أدلة قيّمة للعلماء. فحص فريق الباحثين وراء هذه الدراسة عينات من قشور المنغنيز الحديدي هذه ووجدوا ليس فقط 60Fe ، ولكن أيضًا 53Mn.

يعتبر 60Fe الموجود على الأرض دليلاً محتملاً على انفجار سوبرنوفا في المنطقة الوعرة من الأرض. 60Fe يُعرف باسم ملف النويدات المشعة المنقرضة . نظرًا لأن نصف عمره يبلغ 2.6 مليون سنة ، فإن أي 60Fe على الأرض يجب أن يتحلل إلى نيكل منذ فترة طويلة. العثور عليه الآن يعني أنه تم إنتاجه في الآونة الأخيرة ، من الناحية الفلكية.

لكن المستعرات الأعظمية ليست الشيء الوحيد الذي يمكنه تصنيع 60Fe. يمكن إنتاجه أيضًا بواسطة فرع عملاق بدون أعراض (AGB) النجوم. تمر جميع النجوم في النطاق الكتلي المنخفض إلى المتوسط ​​(0.6 إلى 10 كتل شمسية) بهذه المرحلة من التطور بالقرب من نهاية حياتها.

لذلك من المحتمل أن يكون 60Fe الموجود على الأرض قد أتى من واحد من هؤلاء خلال ملايين السنين القليلة الماضية ، بدلاً من مستعر أعظم. كيف يمكن الإجابة على سؤال مصدر الـ 60Fe؟

كتب الباحثون في ورقتهم البحثية أن 'النويدات المشعة المكونة فقط من SN التي لا لبس فيها ، مثل 53Mn ، والتي تم اكتشافها في نفس العينات مثل 60Fe ، يمكن أن تحل هذا السؤال المفتوح.'

وجد العلماء الآن 53 مليون في نفس قشور المنغنيز الحديدي مثل 60Fe. على عكس 60Fe ، لا يمكن لنجوم AGB إنتاج 53 مليونًا. لا يمكن إنتاجه إلا بواسطة المستعرات الأعظمية.

(دومينيك كول / TUM)

أعلاه: قطعة من قشرة المنغنيز بدأت في التكوّن منذ حوالي 20 مليون سنة. نمت طبقة تلو طبقة كما ترسبت المعادن من مياه البحر. وجد الباحثون تركيزات مرتفعة من 60 Fe و 56 Mn في طبقات وضعت منذ حوالي 2.5 مليون سنة. وجود هذه الرواسب دليل على انفجار مستعر أعظم قريب في ذلك الوقت.

كعكة الشوكولاتة؟ أو تدخين البندقية؟

يقول المؤلف الأول الدكتور غونتر كورشينك ، في تقرير خبر صحفى .

تبدو قشور المنغنيز الحديدي في مركز هذا الاكتشاف وكأنها بعض من أغنى وأغنى كعكات الشوكولاتة التي يمكنك تخيلها. لكنها بالطبع صلبة كالصخر. هم صخرة.

للعثور على 53 مليون في هذه القشور ذات المظهر الغريب ، كان على الباحثين البحث عن ذرات فردية. لقد استخدموا طريقة تسمى مطياف الكتلة المسرع .

كتب المؤلفون في ورقتهم البحثية: 'الطريقة المجدية لاكتشاف 53 مليونًا في خزانات الأرض هي ، كما في حالة العثور على 60Fe ، العد المباشر للذرات عن طريق مقياس الطيف الكتلي للمسرع (AMS)'.

هذه الطريقة في قياس الطيف الكتلي فعالة بشكل خاص في فصل النظير النادر عن جيرانه الأكثر شيوعًا. في هذه الحالة ، كان الباحثون يبحثون عن 53 مليونًا في وسط أشقائها الأكثر شيوعًا ، 55 مليونًا. 55 مليون هو الوحيد 'الذي يحدث بشكل طبيعي' نظائر المنغنيز ، ومستقر.

ليس مجرد اكتشاف 53 مليون هو المهم ؛ إنه التركيز. من المتوقع أن ينجرف نحو 53 مليونًا إلى الأرض على شكل غبار كوني. لكن من غير المعتاد العثور على المزيد منها ، مثلما فعل الباحثون الذين قاموا بهذه الدراسة. ووجودها يعني بالتأكيد حدوث انفجار سوبرنوفا بالقرب من الأرض ، منذ حوالي 2.5 مليون سنة.

قال كورشينك: 'هذا تحليل استقصائي للتعقب الفائق'. 'نحن نتحدث عن مجرد ذرات قليلة هنا.' من اللافت للنظر أن القياسات لا تكشف فقط عن وجود 53Mn ، ولكن يمكن أن تساعد أيضًا في فهم حجم النجم الذي جاء منه.

وأضاف كورشينك: 'لكن مقياس الطيف الكتلي للمسرع حساس للغاية لدرجة أنه يسمح لنا بالحساب من قياساتنا أن النجم الذي انفجر يجب أن يكون حجمه 11 إلى 25 ضعف حجم الشمس'.

هذا يشير إلى انفجار كبير وحيوي للغاية. بخلاف وجود المستعر الأعظم 53Mn و 60Fe ، ما هو التأثير الذي أحدثه؟

لقد كان بعيدًا جدًا عن التسبب في انقراض جماعي ، ولكن من المحتمل أنه قد أمطرت الأرض بالأشعة الكونية. من المحتمل أن يؤثر ذلك على المناخ.

يقول المؤلف المشارك الدكتور توماس فيسترمان: 'ومع ذلك ، يمكن أن يؤدي ذلك إلى زيادة تكوين السحب'. 'ربما هناك رابط إلى عصر البليستوسين ، فترة العصور الجليدية ، التي بدأت قبل 2.6 مليون سنة.'

لذلك ، في حين أنه قد لا يكون كارثيًا للغاية على الأرض ، إلا أنه كان له تأثير.

(ناسا / وكالة الفضاء الأوروبية / JHU / R. سانكريت و دبليو بلير)

يعتقد بعض الباحثين أن انفجار المستعر الأعظم في ذلك الوقت أدى إلى انقراض جزئي على الأقل ، يسمى انقراض الحيوانات البحرية الضخمة في العصر الجليدي . إنهم لا يشيرون فقط إلى وجود مستويات مرتفعة من 60Fe ، ولكن أيضًا إلى ميزة في الفضاء تسمى فقاعة محلية .

إنه ثقب عملاق وكهفي في الوسط بين النجوم ناتج عن انفجار واحد أو أكثر من انفجارات المستعرات الأعظمية. الآن ، يعزز اكتشاف 53Mn هذه الفرضية.

نظر الباحثون في عملهم في عينات من قشور المنغنيز الحديدي ذات الأصل الهيدروجينى ، من أربعة مواقع مختلفة في المحيط الهادئ. كان اثنان من ميدواي أتول ، وواحد من دونيزيتي ريدج ، والرابع من وسط المحيط الهادئ.

تراوحت العينات في العمق من 1589 مترًا (5213 قدمًا) إلى 5120 مترًا (3.18 ميلًا). أسفر كل موقع أخذ العينات عن 15 عينة من العمق المتزايد ، ليصبح المجموع 60 عينة.

وقارنوا تركيزات المستعر الأعظم 53 مليون مولود مع 55 مليون الأكثر شيوعا. عندما رسموا النسب بالرسم البياني ، كان من الواضح أن كمية 53 مليون طن الموجودة في قشور المنغنيز الحديدي كانت أعلى بكثير منذ حوالي 2.5 مليون سنة.

كتب المؤلفون في ورقتهم ، 'بما أنه تم اكتشاف زيادة قدرها 53 مليون في نفس العينات والنطاق الزمني الذي تم فيه تحديد 60Fe ، فهذا يؤكد أصل SN لـ 60Fe.'

لذلك لا نعرف الآن فقط أنه كان هناك بالتأكيد انفجار SN في محيط الأرض منذ حوالي 2.5 مليون سنة ، لدينا أيضًا أول اكتشاف لنظير 55Mn غير المستقر.

(كورشينك وآخرون ، 2020)

أعلاه: البيانات المدمجة من جميع مناطق أخذ العينات الأربعة. يمثل C / C0 على المحور الرأسي نسب 53Mn / Mn المقاسة في العينات. هناك ارتفاع واضح في علامة 2.5 مليون سنة مضت.

وبالتالي ، فإن 53Mn هو النظير المشع الثاني من نفس SN حيث تم اكتشاف 60Fe ، وللمرة الأولى تم العثور على 53Mn ، التي تشكلت عن طريق التخليق النووي خلال SN.

بالنسبة لتأثير SN على الأرض ، فهذا مصدر تخمين كبير ودراسة ومناقشة. يقول البعض إنه تسبب في انقراض جزئي في الانقراض المذكور أعلاه للحيوانات البحرية الضخمة في البليوسين. يقول آخرون أنه ربما يكون قد ساعد في تنشيط الإنسانية التحول إلى المشي على قدمين .

في حين أن هذه الدراسة لا تغامر بالتأثيرات التي ربما أحدثها SN على الحياة ، إلا أنها تقدم دليلًا أقوى من أي وقت مضى لصالح انفجار المستعر الأعظم.

وبينما كان هذا الرقم التسلسلي في الغالب مجرد دعوة قريبة للحياة على الأرض ، فهو أيضًا تذكير جيد بأن الأرض ستكون في منطقة القتل المشتبه بها لمستعر أعظم مرة كل 800 مليون سنة.

الساعة الكونية تدق.

تم نشر هذه المقالة في الأصل من قبل الكون اليوم . إقرأ ال المقالة الأصلية .

من نحن

نشر حقائق تقارير مستقلة ومثبتة عن الصحة والفضاء والطبيعة والتكنولوجيا والبيئة.