Objevili důkazy o tom, že Země aktuálně prolétá v oblacích materiálu, jehož původ je pravděpodobně z dávno vybuchlé hvězdy. 

Výzkumný tým vedený odborníky z německého centra Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) objevil v antarktickém ledu vzácný radioaktivní izotop železa známý jako železo-60. Je to prvek, který vzniká téměř výhradně při výbuchu masivních hvězd (supernovách). Objev byl publikován v prestižním vědeckém časopise Physical Review Letters a podle vědců může výrazně změnit naše chápání prostředí, kterým Sluneční soustava v tuto chvíli prochází.

Radioaktivní stopy po hvězdné katastrofě

Železo-60 není úplně standardní prvek, který by se na Zemi tvořil přirozeně ve větším množství. Vzniká uvnitř velmi hmotných hvězd během jejich aktivního stádia a následně je vyvržen do okolního vesmíru při jejich explozivním zániku. Proto je jeho přítomnost na Zemi považována za jasný důkaz toho, že naše planeta byla někdy v minulosti vystavena materiálu pocházejícímu ze supernovy.

Už dřívější studie ukázaly, že před několika miliony let dopadalo na Zemi železo-60 z relativně blízkých hvězdných explozí. Akorát v současné době astronomové neznají žádnou nedávnou supernovu v našem okolí, která by mohla být zdrojem nového materiálu.

O to větší překvapení bylo, když vědci stopy tohoto železa-60 našli i v antarktickém sněhu, který tam není zase až tak dlouho.

Sluneční soustava uvnitř mezihvězdného oblaku

Existuje hned několik vysvětlení, ale jedno z hlavních je takzvaný Lokální mezihvězdný oblak (původně Local Interstellar Cloud). To je vlastně tatáž oblast plynu a prachu, kterou Sluneční soustava zrovna teď prolétá. Podle vědců může oblak obsahovat pozůstatky dávné supernovy a uchovávat radioaktivní materiál po velmi dlouhou dobu.

Jak se Sluneční soustava pohybuje galaxií, Země postupně zachytává částice z tohoto prostředí, přičemž mezi nimi se zřejmě nachází i železo-60.

Doktor Dominik Koll z HZDR vysvětluje, že hypotéza o mezihvězdném oblaku existovala už delší dobu, ale chyběly přesvědčivé důkazy. V minulých letech totiž analyzovali hlubokomořské sedimenty staré až 30 tisíc let a i v nich našli stopy stejného izotopu, ale problém byl v tom, že hlubokomořský nález nevylučoval i další scénáře.

Nicméně nové povrchové vzorky antarktického ledu, které jsou staré 40 až 80 tisíc let, poskytly mnohem silnější potvrzení.

Antarktický led je ve své podstatě časová kapsle

Led v Antarktidě funguje jako mimořádně přesný archiv minulosti. Každá vrstva sněhu, která během tisíciletí zamrzla, v sobě uchovává informace o tehdejší atmosféře, klimatu i částicích přicházejících z vesmíru.

Výzkumníci získali ledové jádro prostřednictvím evropského projektu EPICA, který se specializuje na hluboké vrty v Antarktidě. Následně bylo asi 300 kilogramů ledu dopraveno do laboratoří v Drážďanech, kde proběhla extrémně náročná chemická analýza.

Po zpracování zůstalo z obrovského množství ledu jen několik stovek miligramů prachu, v němž vědci hledali jednotlivé atomy železa-60.

Aby si byli jistí, že během přípravy nedošlo ke ztrátě materiálu, porovnávali výsledky s jinými radioaktivními izotopy, například beryliem-10 a hliníkem-26, jejichž koncentrace v antarktickém ledu jsou dlouhodobě známé. Poslední výsledky ukázaly, že vzorky byly zachovány správně a detekce železa-60 je důvěryhodná.

Zdroj: Shutterstock

Hledání několika atomů mezi biliony dalších

Samotné měření probíhalo v australském zařízení Heavy Ion Accelerator Facility (HIAF), které je momentálně jediným místem na světě schopným takto malé množství železa-60 detekovat.

Citlivost celé technologie je téměř nepředstavitelná. Vědci to dokonce přirovnávají k hledání jediné jehly v padesáti tisících fotbalových stadionů naplněných senem až po střechu.

Přístroje nejprve pomocí elektrických a magnetických filtrů odstraní obrovské množství nežádoucích atomů, až nakonec zůstanou jen jednotlivé atomy železa-60, jež pak slouží jako důkaz dávných kosmických explozí.

Jaké jsou a budou přínosy tohoto objevu?

Jedním z nejdůležitějších závěrů studie je skutečnost, že množství železa-60 se v různých obdobích mění. V ledu starém 40 až 80 tisíc let našli vědci menší koncentrace tohoto izotopu než v současných vzorcích.

To naznačuje dvě možné varianty. Buďto se Sluneční soustava dříve pohybovala oblastí s menším množstvím radioaktivního materiálu, nebo samotný mezihvězdný oblak není homogenní a obsahuje hustší i řidší části.

Zároveň výsledky oslabují jinou teorii, která naznačuje, že by šlo jen o doznívající zbytky supernov, které explodovaly před miliony let. Data totiž ukazují, že množství železa-60 se mění nebývale rychle - v kosmickém měřítku to jsou desítky tisíc let.

Dost možná jsme blízko okraje oblaku

Některé současné modely naznačují, že Sluneční soustava vstoupila do Lokálního mezihvězdného oblaku před několika desítkami tisíc let a za několik tisíc let jej pravděpodobně zase opustí. Vědci se domnívají, že se nyní nacházíme poblíž jeho okraje.

Studium železa-60 proto může pomoci určit nejen původ tohoto oblaku, ale i historii dávných supernov v našem galaktickém okolí.

Lze přibližně očekávat, jaké budou další postupy: určitě proběhnou analýzy ještě starších ledových jader, která vznikla před vstupem Sluneční soustavy do tohoto oblaku. Pokud se v nich železo-60 nenajde, bylo by to potvrzení ne na 50% ani 70%, ale bylo by definitivně prokázáno, že zdroj radioaktivního materiálu skutečně souvisí s prostředím, kterým nyní prolétáme.