Ve své historii 4,5 miliardy let musela Země natáhnout rukavici. Planetu ohrozily četné katastrofy, od masivních dopadů přes sopečné požáry až po mrazivé epizody sněhové koule na Zemi. Přesto život přetrvává.
Mezi všemi nebezpečími, která ohrožují planetu, může být nejnebezpečnější blízká hvězda explodující jako supernova .
Když dostatečně hmotná hvězda dosáhne konce svého života, exploduje jako supernova. Hyperenergetická exploze může rozsvítit oblohu na měsíce a proměnit noc v den pro všechny dostatečně blízké planety. Pokud je planeta příliš blízko, bude sterilizována, dokonce zničena. Když hvězda prochází smrtelnými záchvaty, produkuje určité chemické prvky, které se šíří do vesmíru.
Vědci si léta lámali hlavu nad důkazy, že někde v blízkosti Země před několika miliony let explodovala supernova. Důkazem je koncentrace60Fe, izotop železa produkovaný supernovami, nalezený kolem Země.
Nová studie nyní přináší další důkazy o explozi supernovy poblíž Země před 2,5 miliony let. Tentokrát jde o koncentraci53Mn, další radioizotop produkovaný supernovami.
Studie prezentující zjištění nese název „ Vyrobena supernova53Mn na Zemi .“ Hlavním autorem článku je Dr. Gunther Korschinek z Technické univerzity v Mnichově. Výzkum je publikován v časopise Physical Review Letters.
Studie je zaměřena na to, co se nazývá Feromanganové krusty . Jsou vyrobeny z kamene, ale vypadají spíše jako čokoládový dort. Jsou to usazeniny mořských sedimentů, které časem rostou, jak se oxidy železa a manganu vysrážejí z mořské vody. Vedou záznamy o chemických látkách ve zdrojové vodě, jak se v průběhu času tvoří. Kromě toho, že jsou potenciálním zdrojem cenných minerálů, jsou také cenným důkazem pro vědce. Tým výzkumníků stojících za touto studií zkoumal vzorky těchto feromanganových krust a zjistil nejen60Fe, ale také53Mn.
The60Fe nalezené na Zemi je potenciálním důkazem exploze supernovy v drsném okolí Země.60Fe je známé jako an zaniklý radionuklid . Protože jeho poločas rozpadu je 2,6 milionu let60Fe na Zemi se mělo dávno rozpadnout na nikl. Nalezení nyní znamená, že bylo vyrobeno v novější době, v astronomických termínech.
Ale supernovy nejsou jedinou věcí, kterou lze syntetizovat60Fe. Může být také vyrobena asymptomatická obří větev (AGB) hvězdy. Všechny hvězdy s nízkou až střední hmotností (0,6 až 10 hmotností Slunce) procházejí touto fází vývoje blízko konce svého života. Je tedy možné, že60Fe nalezené na Zemi pocházelo z jednoho z nich během posledních několika milionů let, spíše než ze supernovy. Jak může být otázka zdroje60Fe být zodpovězen?
Ve svém článku vědci píší, že „Jednoznačně, pouze radionuklid tvořený SN, jako je 53Mn, detekovaný ve stejných vzorcích jako 60Fe, může vyřešit tuto otevřenou otázku.
Nyní jej vědci našli ve stejné feromanganové kůře jako je60Fe. Na rozdíl od60Fe,53Mn nemohou produkovat hvězdy AGB. Může být produkován pouze supernovami.
Čokoládový dort? Nebo Smoking Gun?
„Zvýšené koncentrace manganu-53 lze považovat za „kuřáckou zbraň“ – konečný důkaz, že k této supernově skutečně došlo,“ říká první autor Dr. Gunther Korschinek v dokumentu. tisková zpráva .
Jedná se o kus manganové kůry, který se začal tvořit asi před 20 miliony let. Rostl vrstvu po vrstvě, jak se minerály vysrážely z mořské vody. Výzkumníci našli zvýšené koncentrace 60 Fe a 56 Mn ve vrstvách uložených asi před 2,5 miliony let. Přítomnost těchto ložisek je důkazem blízkého výbuchu supernov v té době. Obrazový kredit: Dominik Koll / TUM
Feromanganové krusty v centru tohoto objevu vypadají jako jedny z nejvlhčích a nejbohatších čokoládových dortů, jaké si dokážete představit. Ale samozřejmě jsou tvrdé jako skála. Jsou rockové.
Chcete-li najít53Mn v těchto podivně vyhlížejících kůrách museli výzkumníci hledat jednotlivé atomy. Použili metodu tzv hmotnostní spektrometrie urychlovače . „Schůdným způsobem, jak detekovat 53Mn v zemských zásobnících, je, stejně jako v případě nálezu 60Fe, přímé počítání atomů pomocí hmotnostní spektrometrie urychlovače (AMS),“ píší autoři ve svém článku.
Tato metoda hmotnostní spektrometrie je zvláště účinná při separaci vzácného izotopu od jeho běžnějších sousedů. V tomto případě výzkumníci hledali53Mn uprostřed svých běžnějších bratrů,55Mn.55Mn je jediný „přirozeně se vyskytující“ izotop manganu a je stabilní.
Není to jen objev53Mn to je významné; je to koncentrace. Nějaký53Očekává se, že Mn bude snášet dolů k Zemi jako kosmický prach. Je však neobvyklé najít toho více, jako to udělali výzkumníci za touto studií. A jeho přítomnost znamená, že v blízkosti Země určitě došlo k výbuchu supernovy, asi před 2,5 miliony let.
'Toto je investigativní ultra-stopová analýza,' řekl Korschinek. 'Mluvíme zde pouze o několika atomech.' Je pozoruhodné, že měření nejen detekují přítomnost53Mn, ale může také pomoci pochopit velikost hvězdy, ze které pochází. 'Hmotová spektrometrie urychlovače je ale tak citlivá, že nám dokonce umožňuje vypočítat z našich měření, že hvězda, která explodovala, musela mít přibližně 11 až 25krát větší velikost než Slunce,' dodal Korschinek.
Obraz supernovy tohoto umělce ukazuje vrstvy plynu vyvržené před konečnou smrtící explozí masivní hvězdy. Poděkování: NASA/Swift/Skyworks Digital/Dana Berry
To ukazuje na velkou a extrémně energickou explozi. Kromě přítomnosti zrozené supernovy53Mn a60Fe, jaký to mělo účinek?
Bylo to příliš daleko, aby způsobilo hromadné vymírání, ale pravděpodobně zasypalo Zemi kosmickým zářením. To pravděpodobně ovlivnilo klima.
'To však může vést ke zvýšené tvorbě oblačnosti,' říká spoluautor Dr. Thomas Faestermann. 'Možná existuje spojení s epochou pleistocénu, obdobím doby ledové, která začala před 2,6 miliony let.'
Takže i když to pro Zemi nemuselo být ultra katastrofální, mělo to vliv.
Někteří badatelé se domnívají, že výbuch supernovy v té době vyvolal alespoň částečné vymírání, tzv Vymírání pliocénní mořské megafauny . Poukazují nejen na přítomnost zvýšených hladin60Fe, ale také k prvku ve vesmíru zvanému Místní bublina . Je to gigantická kavernózní díra v mezihvězdném médiu způsobená jednou nebo více explozemi supernov. Nyní, objev53Mn tuto hypotézu jen posiluje.
Megalodon, žralok velikosti autobusu a jeden z největších predátorů, kteří kdy žili. exploze supernovy mohla způsobit její vyhynutí spolu s další megafaunou během vyhynutí mořské megafauny Pliocence. Autor obrázku: Karen Carr – http://www.karencarr.com/tmpl1.php?CID=196, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10308333
Ve své práci se vědci zabývali vzorky feromanganových krust hydrogenetický původem ze čtyř různých míst v Tichém oceánu. Dva byli z atolu Midway, jeden byl z Donizetti Ridge a čtvrtý byl z centrálního Pacifiku. Vzorky se pohybovaly v hloubce od 1589 metrů (5213 stop) až do 5120 metrů (3,17 mil). Každé odběrové místo poskytlo 15 vzorků s rostoucí hloubkou, celkem tedy 60 vzorků.
Porovnávali koncentrace supernovy53Mn s běžnějším55Mn. Když vynesli do grafu poměry, bylo jasné, že množství53Mn uložený ve feromanganových kůrách byl mnohem vyšší asi před 2,5 miliony let.
Tento obrázek ze studie ukazuje naměřené poměry izotopů 53Mn/55Mn v různých hloubkách/stářích v kůře. Image Credit: Korschinek et al, 2020.
„Vzhledem k tomu, že přebytek 53Mn je detekován ve stejných vzorcích a časovém rozmezí, ve kterém bylo identifikováno 60Fe,“ píší autoři ve svém článku, „potvrzuje to původ SN tohoto 60Fe.“
Takže nejenže nyní víme, že v blízkosti Země před 2,5 miliony let určitě došlo k výbuchu SN, máme také úplně první detekci nestabilního55Izotop Mn.
Tento obrázek ze studie ukazuje sloučená data ze všech čtyř oblastí vzorkování. C/C0 na vertikální ose představuje poměry 53Mn/Mn naměřené ve vzorcích. Na značce před 2,5 miliony let je jasný vrchol. Image Credit: Korschinek et al, 2020.
„Takže 53Mn je druhý radioizotop ze stejného SN, kde bylo detekováno 60Fe, a je to poprvé, co 53Mn, tvořený
byla nalezena nukleosyntéza během SN.
Pokud jde o účinek, který měla SN na Zemi, to je zdrojem velkých dohadů, studií a debat. Někteří říkají, že to vyvolalo částečné vyhynutí ve výše zmíněném pliocénním vyhynutí mořské megafauny. Jiní říkají, že to mohlo pomoci spustit lidstvo konverze k bipedalismu .
I když se tato studie nepouští do účinků, které SN mohla mít na život, představuje stále silnější důkazy ve prospěch exploze supernovy.
A zatímco toto SN bylo většinou jen těsným voláním po životě na Zemi, je to také dobrá připomínka toho, že Země bude jednou za 800 milionů let v předpokládané zóně smrti supernovy.
Kosmické hodiny tikají.
Více:
- Tisková zpráva: Hvězdná exploze v blízkosti Země
- Publikovaný výzkum: Supernova vyprodukovala na Zemi 53 Mn
- Vesmír dnes: Supernova před 2,6 miliony let mohla vyhubit velká zvířata v oceánu