في تاريخها البالغ 4.5 مليار سنة ، كان على الأرض أن تواجه التحدي. لقد عرّضت العديد من الكوارث الكوكب للخطر ، بدءًا 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 النجم القريب الذي ينفجر باعتباره سوبرنوفا .
عندما يصل نجم ضخم بدرجة كافية إلى نهاية حياته ، فإنه ينفجر على شكل مستعر أعظم. 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 تركيز60Fe ، وهو أحد نظائر الحديد التي تنتجها المستعرات الأعظمية ، موجود حول الأرض.
الآن ، تقدم دراسة جديدة أدلة إضافية على انفجار سوبرنوفا بالقرب من الأرض قبل 2.5 مليون سنة. هذه المرة ، إنه تركيز53Mn ، وهو نظير مشع آخر ينتج عن المستعرات الأعظمية.
الدراسة التي قدمت النتائج بعنوان ' سوبر نوفا المنتجة53Mn على الأرض . ' المؤلف الرئيسي للورقة هو الدكتور غونتر كورشينك من الجامعة التقنية في ميونيخ. نُشر البحث في مجلة Physical Review Letters.
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. قام فريق الباحثين وراء هذه الدراسة بفحص عينات من قشور المنغنيز الحديدي ووجدوا ليس فقط60الحديد ، ولكن أيضا53Mn.
ال60الحديد الموجود على الأرض هو دليل محتمل على انفجار سوبرنوفا في المنطقة الوعرة من الأرض.60يُعرف Fe باسم النويدات المشعة المنقرضة . لأن نصف عمرها 2.6 مليون سنة ، أي60يجب أن يتحلل الحديد على الأرض 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 التوليف60الحديد. يمكن أن تنتج أيضا من قبل 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. لذا فمن المحتمل أن60جاء الحديد الموجود على الأرض من واحدة من هذه خلال ملايين السنين القليلة الماضية ، وليس من مستعر أعظم. كيف يمكن لمسألة مصدر60أجاب Fe؟
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.'
الآن وجده العلماء في نفس قشور المنغنيز الحديدي مثل60الحديد. على عكس60Fe,53لا يمكن إنتاج Mn بواسطة نجوم AGB. لا يمكن إنتاجه إلا عن طريق المستعرات الأعظمية.
كعكة الشوكولاتة؟ أو تدخين البندقية؟
يقول المؤلف الأول د. غونتر كورشينك ، في خبر صحفى .
هذه 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. حقوق الصورة: Dominik Koll / TUM
تبدو قشور المنغنيز الحديدي في مركز هذا الاكتشاف وكأنها بعض من أغنى وأغنى كعكات الشوكولاتة التي يمكنك تخيلها. لكنها بالطبع قاسية مثل موسيقى الروك. هم صخرة.
لتجد ال53منغوليا 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: 'هناك طريقة مجدية لاكتشاف 53 مليونًا في خزانات الأرض ، كما في حالة العثور على 60 قدمًا ، وهو 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 عن53في وسط إخوته الأكثر شيوعًا ،55Mn.55المنغنيز هو الوحيد 'الذي يحدث بشكل طبيعي' نظائر المنغنيز ، ومستقر.
إنه ليس مجرد اكتشاف53مينيسوتا هذا مهم. إنه التركيز. بعض53من المتوقع أن ينجرف المنغنيز إلى الأرض على شكل غبار كوني. ولكن من غير المعتاد العثور على المزيد منها ، مثلما فعل الباحثون وراء هذه الدراسة. ووجودها يعني أنه كان هناك بالتأكيد 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.' اللافت أن القياسات لا تكشف فقط عن وجود53Mn ، ولكن يمكن أن تساعد أيضًا في فهم حجم النجم الذي جاء منه. وأضاف كورشينك: 'لكن مقياس الطيف الكتلي للمسرع حساس جدًا لدرجة أنه يسمح لنا بالحساب من قياساتنا أن النجم الذي انفجر يجب أن يكون حجمه 11 إلى 25 ضعف حجم الشمس'.
إن انطباع هذا الفنان عن مستعر أعظم يظهر طبقات الغاز المقذوفة قبل الانفجار النهائي المميت لنجم هائل. الائتمان: ناسا / سويفت / سكاي ووركس ديجيتال / دانا بيري
هذا يشير إلى انفجار كبير وحيوي للغاية. بخلاف وجود المستعر الأعظم53Mn و60Fe ، ما هو تأثير ذلك؟
لقد كان بعيدًا جدًا لدرجة أنه لا يمكن أن يتسبب في انقراض جماعي ، ولكن من المحتمل أنه قد أغرق 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.
يعتقد بعض الباحثين أن انفجار المستعر الأعظم في ذلك الوقت أدى إلى انقراض جزئي على الأقل ، يسمى انقراض الكائنات البحرية الضخمة في العصر الجليدي . هم لا يشيرون فقط إلى وجود مستويات مرتفعة من60Fe ، ولكن أيضًا إلى ميزة في الفضاء تسمى فقاعة محلية . إنه ثقب عملاق وكهفي في الوسط البينجمي ناتج عن انفجار واحد أو أكثر من المستعرات الأعظمية. الآن ، اكتشاف53Mn فقط يقوي تلك الفرضية.
Megalodon ، سمكة قرش بحجم الحافلة وأحد أكبر الحيوانات المفترسة التي عاشت على الإطلاق. قد يكون انفجار المستعر الأعظم قد تسبب في انقراضه ، إلى جانب الحيوانات الضخمة الأخرى ، أثناء انقراض الكائنات البحرية الضخمة Pliocence. حقوق الصورة: بقلم كارين كار - http://www.karencarr.com/tmpl1.php؟CID=196، CC BY 3.0، https://commons.wikimedia.org/w/index.php؟
نظر الباحثون في عملهم في عينات من قشور المنغنيز الحديدي هيدروجينى الأصل ، 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 (3.17 ميلًا). أسفر كل موقع أخذ العينات عن 15 عينة من العمق المتزايد ، ليصبح المجموع 60 عينة.
قارنوا تركيزات مولود المستعر الأعظم53Mn مع الأكثر شيوعًا55مينيسوتا. عندما رسموا النسب بالرسم البياني ، كان من الواضح أن مقدار53كان المنغنيز الموجود في قشور المنغنيز الحديدي أعلى بكثير منذ حوالي 2.5 مليون سنة.
يوضح هذا الشكل من الدراسة النسب النظيرية المقاسة 53Mn / 55Mn في أعماق / أعمار مختلفة في القشور. حقوق الصورة: Korschinek et al ، 2020.
كتب المؤلفون في ورقتهم ، 'نظرًا لأنه تم اكتشاف زيادة قدرها 53 مليون في نفس العينات ونطاق الوقت 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 ، بل لدينا أيضًا أول اكتشاف لعدم الاستقرار55Mn نظير.
يوضح هذا الرقم من الدراسة 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. حقوق الصورة: Korschinek et al ، 2020.
'وهكذا ، 53Mn هو النظير المشع الثاني من نفس SN حيث تم الكشف عن 60Fe ، ولأول مرة تم تشكيل 53Mn بواسطة
تم العثور على التخليق النووي خلال SN '.
بالنسبة لتأثير SN على الأرض ، فهذا مصدر تخمين ودراسة ومناقشة كبيرة. يقول البعض إنه تسبب في انقراض جزئي في الانقراض المذكور أعلاه للحيوانات البحرية الضخمة في البليوسين. يقول آخرون أنه ربما ساعد في إثارة الإنسانية التحول إلى المشي على قدمين .
في حين أن هذه الدراسة لا تجازف 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.
أكثر:
- خبر صحفى: انفجار نجمي على مقربة من الأرض
- البحوث المنشورة: مستعر أعظم - أنتج 53 مليون على الأرض
- الكون اليوم: مستعر أعظم قبل 2.6 مليون سنة كان يمكن أن يقضي على حيوانات المحيط الكبيرة
