Na Księżycu zidentyfikowano żelazo z supernowej

Zdjęcie widocznej strony Księżyca wykonane z pokładu sondy Lunar Reconnaissance Orbiter w czerwcu 2009 roku. Źródło: NASA
Zdjęcie widocznej strony Księżyca wykonane z pokładu sondy Lunar Reconnaissance Orbiter w czerwcu 2009 roku. Źródło: NASA

Około dwóch milionów lat temu w pobliżu naszego Układu Słonecznego eksplodowała supernowa: ślady tego wybuchu do dzisiaj znajdowane są pod postaciąż izotopu żelaza na dnie oceanicznym. Teraz naukowcy z Uniwersytetu Technicznego w Monachium (TUM) wraz ze współpracownikami z USA odkryli  zagęszczenia tego samego żelaza z supernowej także w próbkach księżycowych. Według badaczy źródłem obu odkryć jest ta sama eksplozja.

Pod koniec cyklu swojego życia masywne gwiazdy ulegają kataklizmicznej eksplozji, wskutek której duże ilości materii gwiezdnej bogatej w nowopowstałe pierwiastki wyrzucane są w przestrzeń międzygwiezdną.

Jedna lub więcej takich supernowych miało miejsce stosunkowo blisko naszego układu planetarnego około dwóch milionów lat temu. Dowody tego wydarzenia znajdowane są na Ziemi w formie lokalnych zagęszczeń izotopu żelaza 60Fe wykrywanych w próbkach osadów z dna oceanicznego i skorupy dna Oceanu Spokojnego.

Dowody są bardzo przekonujące: Radioaktywny izotop żelaza 60Fe powstaje praktycznie tylko podczas eksplozji supernowych. Przy czasie połowicznego rozpadu wynoszącym 2,62 mln lat, stosunkowo krótkim w porównaniu z wiekiem Układu Słonecznego, jakikolwiek radioaktywny 60Fe powstały w czasie narodzin Układu Słonecznego już dawno rozpadłby się na stabilne pierwiastki i nie możnaby go było znaleźć na Ziemi.

Próbki księżycowe z misji Apollo

Hipoteza mówiąca o pochodzeniu pierwiastków z wybuchów supernowych została przedstawiona w 1999 roku przez naukowców z Uniwersytetu Technicznego w Monachium, którzy znaleźli wstępne dowody takiego wydarzenia w skorupie ziemskiej na dnie oceanu. Teraz ich przypuszczenia zostały wzmocnione kolejnymi dowodami: fizycy z TUM wraz ze współpracownikami z USA  odnaleźli nietypowo wysokie zagęszczenia żelaza 60Fe w próbkach księżycowych.

Próbki zostały zebrane w latach 1969-72 podczas załogowych misji Apollo 12, 15 i 16.

Możliwe, że żelazo 60Fe może powstawać na Księżycu wskutek bombardowania cząstkami kosmicznymi, bowiem nie rozpadają  się one podczas zderzeń z cząsteczkami w atmosferze, jak to ma miejsce na Ziemi. Zamiast tego bezpośrednio uderzają w powierzchnię Księżyca co może prowadzi do zmian w pierwiastkach tworzących wierzchnią warstwę. „Jednak ten proces może się przyczynić do powstania bardzo niewielkiej części znalezionego przez nas 60Fe,” tłumaczy dr Gunther Korschinek, fizyk z TUM oraz naukowiec z Cluster of Excellence Structure and Origin of the Universe.

„Dlatego też zakładamy, że znalezione przez nas żelazo 60Fe zarówno w próbkach ziemskich jak i księżycowych ma to samo pochodzenie: te osady stanowią materię powstałą w gwiazdach w procesie wybuchu jednej lub kilku supernowych,” mówi dr Korschinek.

Z uwagi na fakt, że Księżyc jest bardziej wiarygodnym źródłem informacji o przeszłości układu słonecznego niż Ziemia, naukowcy byli w stanie określić po raz pierwszy w historii górne ograniczenie ilości żelaza 60Fe, ktore musiało dotrzeć do Księżyca. Oprócz innych wniosków, taka informacja pozwala badaczom określić odległość supernowej w momencie eksplozji: „Zmierzony przeplyw żelaza 60Fe odpowiada eksplozji do której mogło dojść około 300 lat świetlnych od Ziemi,” mówi Korschinek. „Taka wartość dobrze zgadza się z niedawnymi teoretycznymi szacunkami opublikowanymy w periodyku Nature.”

Próbki księżycowe były badane za pomocą spektrometru masowego w Maier-Leibnitz Laboratory pod Monachium.

Więcej informacji:

Źródło:TUM/phys.org