Starodavno potovanje
Zemlja je na potovanju …
Medtem ko naš planet vsako leto kroži okoli Sonca – milijardo kilometrov – naš celoten sončni sistem drsi skozi galaksijo Rimska cesta in naredi eno rotacijo na vsak 225-250 milijonov let (to pomeni, da so dinozavri dejansko živeli na drugi strani Galaksije!) Človeštvo je bilo na Zemlji majhen del tega potovanja, vendar so dele tega, kar smo zamudili, zabeleženi. V skalo in življenje našega planeta jo zapisujejo eksplozije umirajočih zvezd – supernove. Izkazalo se je, da supernove pišejo z radioaktivnim črnilom, imenovanim Iron-60.
Rakova meglica je ostanki supernove, ki se je pojavila pred približno tisoč leti in je bila vidna na Zemlji, ki so jo zabeležili starodavni astronomi – C. NASA/ESA/Hubble
Ko Sonce potuje skozi galaksijo, tako potuje tudi na stotine milijard drugih zvezd, ki sestavljajo Rimsko cesto; vse se vrti in spiralno vrti v različnih smereh. Če bi lahko potovali skozi čas v daljno preteklost, bi pogledali navzgor in videli neznano nebo – različne zvezde, različna ozvezdja in včasih sijaj sijajne supernove. Zvezde v Rimski cesti eksplodirajo približno enkrat vsake petdeset let. Glede na ogromno velikost Galaksije s premerom okoli 150.000 svetlobnih let je verjetnost, da bi ena od teh zvezd eksplodirala na našem dvorišču, nizka. Toda medtem ko se supernove v Galaksiji zgodijo dvakrat na stoletje, se supernove zgodijo enkrat na Zemlji, v neposredni bližini Zemlje, v 400 svetlobnih letih. nekaj milijonov let . In na epskem potovanju Zemlje, dolgem 4,5 milijarde let, se zdi, da smo že večkrat imeli bližnja srečanja s supernovo. Pravzaprav se zdi, da potujemo skozi padajoči oblak supernovtakoj zdaj.
Položaj Sonca v Rimski cesti
Luknja v galaksiji
Supernova oblikuje galaktično pokrajino, skozi katero potujeta Zemlja in Osončje. Prostor med zvezdami običajno mislimo kot praznino – prazen vakuum. Toda med zvezdami, imenovanimi medzvezdni medij (ISM), se premikata neverjetno razpršen plin in prah. Kjer ima Zemljina atmosfera na tisoče bilijonov delcev na kubični centimeter, je ISM lahko tako nizka gostota kot nekaj deset delcev na kubični meter. Kljub temu, da je tako razpršen, lahko merimo variacije v ISM s primerjavo svetlobe podobnih zvezd. Če vemo, da sta si dve zvezdi dovolj podobni, da bi si morali deliti enako svetlost, vendar je ena videti bolj zatemnjena od druge, lahko sklepamo, da jo vidimo skozi več prahu in plina v mediju, ki absorbira del svetlobe zvezde – proces imenovano 'izumrtje prahu'. Z opazovanjem lokalnih zvezd vidimo močno povečanje izumrtja prahu v regiji, ki obdaja naše Osončje, in smo začrtali meje ogromnega mehurčka ali votline z nizko(er) gostoto v ISM, imenovanem 'lokalni mehurček'. To votlino so izrezali močni udarni valovi starodavne supernove – in mi smo znotraj nje.
Prikaz lokalnega mehurčka, kjer je naše sonce, in sosednje strukture mehurčkov c. NASA
400 svetlobnih let od Zemlje je skupina zvezd, imenovanaZdruženje OB Scorpius-Centaurus(Sco-Cen). Asociacije so skupine zvezd, ki so nastale skupaj v meglicah prahu in plina, ki rojevajo zvezde. Največje zvezde v združenju so zvezdice razreda O in B – mnogokrat masivnejši od našega Sonca in je živel zelo kratko, približno nekaj milijonov let, preden je eksplodiral kot supernova. (Za primerjavo, naše Sonce je staro že 4,6 milijarde let.) Znotraj Sco-Cen leži znamenita rdeča zvezda velikan Antares, ki se nahaja v ozvezdju Škorpijon na poletnem nočnem nebu. Leta 1997 je Evropska vesoljska agencija izdala enega prvih obsežnih katalogov položaja zvezd in gibanja skozi galaksijo glede na Zemljo z uporabo Satelit Hipparcos . S temi podatki bi lahko naše potovanje dobesedno previli nazaj in ugotovili, da je naše Osončje bližje Sco-Cen 5-7 milijonov let nazaj. V tem času je več supernov v Sco-Cen verjetno ustvarilo lokalni mehurček z nizko gostoto, ki nas zdaj obdaja. 400 svetlobnih let od Sonca. Takšni mehurčki lahko trajajo več deset milijonov let, preden se ponovno napolnijo z mešanjem in mešanjem ISM. Naš sončni sistem je že nekaj milijonov let v samem lokalnem mehurčku.
Kronisti železa
Poleg lukenj iz Rimske ceste je supernova pustila sledi tudi v našem svetu. Ta zgodba ni zapisana na nebu, temveč na dnu oceana. Pred milijoni let so starodavne bakterije na dnu oceana ustvarjale magnetne kristale, ki jih uporabljajo za uskladitev z zemeljskim magnetnim poljem. Predstavljajte si, da bakterije sestavljajo drobne kompase z železnimi delci, da bi našli pot. V oceanskih globinah so se te »magnetotaktične bakterije« začele srečevati z železom-60, radioaktivnim izotopom železa, za katerega vemo, da ga ustvari samo eksplodirajoča zvezda. The fosilizirani ostanki teh bakterij, ki vsebujejo železo-60, lahko najdemo v sedimentaciji v oceanu pred 1,7 do 3,3 milijona let. Njihovo odkritje je pomenilo prvi biološki indikator stika Zemlje z ostanki supernove v starodavni preteklosti. Verjetno je bila Zemlja zaprašena s tem materialom, ko je šel skozi ostanke supernove, ki izvira iz združenja Sco-Cen.
Dr. Anton Wallner, jedrski fizik na Raziskovalna šola za fiziko in inženirstvo Avstralske nacionalne univerze , je vodil raziskave o zemeljskih nahajališčih železa-60, ki ugotavlja so »milijon milijard krat manj v izobilju od železa, ki je naravno prisotno na Zemlji«. In vendar so bila nahajališča železa-60 najdena po vsem svetu. Po celotnem lokalnem mehurčku, izklesanem iz ISM, je nekaj gostejših regij ali oblakov, ki naj bi bili sestavljeni iz preostalega materiala iz samih supernov, ki vsebujejo železo-60. Železo-60 ima razpolovno dobo 2,6 milijona let, v celoti razpade v 15 milijonih, zato je bilo treba vse sledi izotopa ustvariti in odložiti na Zemljo v tem obdobju, ki sovpada s časom, ko je bila Zemlja znotraj lokalnega mehurčka. Zemlja je verjetno šla skozi te oblake naplavin v preteklosti, kar je povzročilo, da je železo-60 deževalo na naš planet in v oceane. Toda medtem ko starodavni ostanki supernove padajo na Zemljo, niso vsi padli v starih časih. Pravzaprav, Antarktični sneg je odkril železo-60 ki je pristala na Zemlji v zadnjih 20 letih. Na Zemljo padajo ostanki supernovetakoj zdajkar pomeni, da trenutno morda gremo mimo enega od tistih oblakov naplavin, ki so posejani po celotnem lokalnem mehurčku ... imenovanem lokalni oblak.
Sončev prehod skozi lokalni oblak, ki se nahaja znotraj lokalnega mehurčka c. NASA
Kozmični oblaki in zvezdni ščiti
Wallnerjeva najnovejša raziskava poskuša oceniti, kako dolgo je Zemlja prehajala skozi lokalni oblak – verjetno nekaj tisočletij. Pogled na milijone let nazaj pomeni kopanje v oceansko dno do globine usedlin 400-700 cm (upoštevajte, da je pod 4,2 km vode), kjer je starodavna Najdena so bila nahajališča železa-60 . Toda pogled nazaj na desetine tisoč let pomeni le zgornjih 13 cm. Tukaj Wallner poroča o »… neprekinjeno odkrivanje vpliva medzvezdnega železa-60 na Zemljo v zadnjih 33.000 letih.' Z drugimi besedami, vsaj toliko časa se zdi, da gremo skozi starodavno zvezdno črevesje. Izvor naplavin ni povsem jasen, vendar verjetno izvira tudi iz istega združenja Sco-Cen. Zdi se, da je 33 tisočletij dolga doba za letenje skozi ostanke mrtvega sonca, toda če bi celotno potovanje Zemlje skozi Galaksijo strnili na 10-urno potovanje po cesti, bi to zaplato 'megle' prevozili v četrtini sekunde.
Le majhen del naplavin v ISM doseže notranji sončni sistem, in sicer približno 3-6%. Ostalo odbija naša lastna različica kozmičnega vetrobranskega steklaHeliosfera, (relativno) majhna krogla energije, lokalizirana samo na našem Osončju, ki ga je ustvarilo Sonce. V avgust 2012, Voyager 1, najbolj oddaljeni objekt, ki ga je ustvaril človek v vesolju, je popolnoma zapustil heliosfero in vstopil v medzvezdni prostor. Heliosfera deluje kot naravni ščit okoli našega sistema, ki nas ščiti pred zvezdnimi naplavinami in visokoenergetskimi kozmičnimi žarki, ki bi lahko škodovali življenju. Pravzaprav se domneva, da je bližina pretekle supernove lahko povzročila dogodke množičnega izumrtja na Zemlji. Razumevanje našega položaja glede na oblake zvezdnega plina/prašu je pomembno, ker stik z njimi spremeni obliko in premer heliosfere, kar lahko omogoči, da večji odstotek naplavin in kozmične energije vstopi v notranji sončni sistem.
Voyager 1 in 2 glede na heliosfero c.NASA
Zemlja je na potovanju in mi smo del tega potovanja. Morda nismo bili prisotni vso vožnjo, vendar imamo življenje na planetu in samo Zemljo, ki nam pove, kje je bilo. Nočno nebo se morda iz človeške perspektive zdi statično, vendar je dinamično in polno zgodb. Ko nas prevzame naša lastna zgodba, rad gledam navzgor in se sprašujem, kako bi izgledalo nočno nebo pred milijardo let in vem, da bo Zemlja še vedno tam pod mojimi nogami. Kdo bi lahko stal na istem mestu čez milijardo let in kakšno nebo bodo videli?
Več branja:
Oceanski sedimenti razkrivajo skrivnost supernov v bližini – ANU
Supernove so zemljo zasule z radioaktivnimi ostanki – ANU
Observatorij izotopa ure nukleosinteze železa-60 v galaktičnih kozmičnih žarkih
Supernova je pustila pečat v starodavnih bakterijah – naravi
Železo-60 v globokomorski manganovi skorji – APS
Dokazi za supernove blizu Zemlje – NASA
Izvor lokalnega mehurčka – astrofizične revije
Medzvezdno železo-60 na Antarktiki – Harvard
