ابرنواخترها احتمالا میلیون‌ها سال پیش زمین را بمباران کرده‌اند
خیلی شبیه به فیلم‌های علمی تخیلی به نظر می‌رسد. ستاره‌ای نزدیک به زمین منفجر و به قدری پرنور می‌شود که در آسمان روز نورانی‌تر از خورشید، می‌درخشد. تشعشعات این انفجار باعث از بین رفتن لایه‌ی اوزون می‌شوند و موجودات زنده‌ی زمین در معرض پرتوهای خطرناک خورشید قرار می‌گیرند. میزان ابتلا به سرطان به شدت افزایش می‌یابد، محصولات کشاورزی نابود می‌شوند و تمدن بشری از بین می‌رود. هرچند بعید به نظر می‌رسد، ولی اکنون دو گروه پژوهشی مستقل فهمیده‌اند که در ۱۰ میلیون سال گذشته، سیاره‌ی ما چند بار در معرض تشعشعات ابرنواخترهایی نزدیک قرار گرفته است. هرچند این ابرنواخترها آن‌قدر دور بودند که باعث انقراض حیات نشدند، ولی آن‌قدر قدرتمند بودند که ساکنان زمین می‌توانستند به خوبی آن‌ها را در نور روز ببینند. این انفجارها احتمالا در وقوع آخرین عصرهای یخبندان زمین هم نقش داشته‌اند.
یک فیزیک‌دان نظری از کینگز کالج لندن که در آزمایشگاه فیزیک ذرات سرن هم کار می‌کند، می‌گوید: «همه چیز خیلی هیجان‌انگیز است. نتایج زیادی می‌توان از این پژوهش گرفت.» از سال‌ها پیش دانشمندان فکر می‌کردند که شاید زمانی باران فوتون‌ها و ذرات ناشی از وقوع یک ابرنواختر نزدیک آن‌قدر به اتمسفر زمین آسیب زده که توانسته اقلیم این سیاره را تغییر دهد و باعث وقوع انقراض‌های بزرگ شود. در حقیقت هر زمانی یک انفجار ابرنواختری می‌توانسته زمین را بمباران کند. با این حال احتمال چنین رخدادی کم بوده است. در هر قرن فقط دو تا از ۱۰۰ میلیارد ستاره‌ی کهکشان راه‌شیری به صورت ابرنواختر منفجر می‌شوند. انفجاری که بتواند اثر مخرب روی زمین داشته باشد، باید در هر ۱.۵ میلیارد سال یک بار اتفاق افتاده باشد.
دانشمندان شواهد خوبی از وقوع ابرنواخترهای نزدیک دارند. آن‌هایی که از زمان پیدایش زمین به وقوع پیوسته‌اند اثراتی را به شکل ایزوتوپ‌های رادیواکتیو روی زمین برجای گذاشته‌اند. ایزوتوپ‌های رادیواکتیو نسخه‌های ناپایدار عناصر معمولی هستند. در دهه‌ی ۱۹۹۰ مدل‌های کامپیوتری نشان دادند که انفجارهای ابرنواختری در فاصله‌ی ۳۰۰ سال نوری می‌توانستند چنین ایزوتوپ‌هایی را سوار بر ذرات غبار به زمین بفرستد. در این فاصله از ما هزاران ستاره وجود دارد و البته در هر یک میلیون سال انتظار می‌رود فقط یکی از آن‌ها به صورت ابرنواختر منفجر شده باشد.
پژوهشگران سپس پوسته‌ی زمین را برای یافتن لایه‌های خیلی نازک از ایزوتوپ‌های رادیواکتیو جستجو کردند. در سال ۱۹۹۹ توانستند چیز خیلی جالبی کشف کنند. نمونه‌هایی که از بستر اقیانوس جمع‌آوری شده بودند نشان داد آن‌جا لایه‌های سخت فلزی وجود دارد که با نام پوسته‌های «فرومنگنز» (Ferromanganese) شناخته می‌شوند و طی میلیون‌ها سال به تدریج شکل گرفته‌اند. این لایه‌ها دارای آهن-۶۰ هستند. ایزوتوپی با نیم‌عمر بسیار کم ۲.۶ میلیون سال؛ آن‌قدر کم که این ماده باید خیلی جوان‌تر از زمین باشد. آهن-۶۰ در لایه‌ای از زمین که ۲.۲ میلیون سال پیش بوجود آمده، وجود دارد. از آن زمان تاکنون لایه‌های مشابهی از آهن-۶۰ در مکان‌های دیگر اقیانوس پیدا شده‌اند.
ستاره‌شناسان هم در آسمان به دنبال گروه‌هایی از ستاره‌ها که شاید میلیون‌ها سال پیش به صورت ابرنواختر منفجر شده‌اند، هستند. در این جستجوها به دو مورد محتمل برخورد کردند. یکی از آن‌ها گروه ستارگان «عقرب-قوس» (Scorpius–Centaurus Association) است که شامل بیش از ۴۰۰ ستاره می‌شود و شاید زمانی که انفجار رخ داده ۴۰۰ سال نوری با ما فاصله داشته‌اند. دیگری گروه ستارگان «توکان-ساعت» (Tucana Horologium Association) است که میلیون‌ها سال پیش در فاصله‌ی ۲۰۰ سال نوری از ما قرار داشته است.
البته نمونه‌های قلیل آهن-۶۰ اطلاعات کمی درباره‌ی مکان ابرنواخترها به ما می‌دهد. در حقیقت در مقاله‌ای که در سایت arXiv.org منتشر شده، الیس و همکارانش می‌گویند آهن-۶۰ی که از فضا به زمین رسیده، به دلیل تاثیر میدان مغناطیسی زمین روی دانه‌های غبار، بادهای اتمسفر و جریان‌های اقیانوسی کاملا در کل زمین پخش شده است. الیس می‌افزاید: «نشست‌های زمینی [برای فهمیدن جهت بارش ذرات باردار ابرنواخترها] خیلی مفید نیستند.» ولی آن‌ها می‌توانند میزان اتم‌های دریافتی را مشخص کنند. دانشمندان با استفاده از میزان اتم‌ها می‌توانند فاصله‌ی ابرنواخترها را تخمین بزنند. الیس می‌گوید نمونه‌های کنونی نشان می‌دهند که احتمالا منشاء ابرنواختری که چند میلیون سال پیش رخ داده و ایزوتوپ‌های آن را اکنون می‌توانیم روی زمین ببینیم، گروه ستاره‌های «توکان-ساعت» بوده است.
اخیرا یک فیزیک‌دان هسته‌ای از دانشگاه ملی استرالیا در کانبرا به نام «آنتون والنر» و همکارانش گزارشی منتشر کرده‌اند که در آن به دید کاملا عمیق‌تری نسبت به توزیع آهن-۶۰ در سراسر زمین رسیده‌اند. آن‌ها در این مقاله می‌گویند که زمین بیشتر از چیزی که قبلا تصور می‌شد در معرض تشعشع ابرنواخترهای مختلف قرار گرفته است. آن‌طور که آن‌ها در نیچر توضیح داده‌اند، این گروه با بررسی ۱۲۰ نمونه از بستر اقیانوس‌های اطلس، آرام و هند، فهمیده‌اند که آهن-۶۰ تقریبا همه‌جا وجود دارد و بنابراین زمین بیش از یک بار در معرض هجوم ذرات باردار ابرنواخترها قرار گرفته است. سن لایه‌هایی که این ایزوتوپ در آن‌ها یافت شد بین ۱.۷ تا ۳.۲ میلیون سال است. والنر می‌گوید: «این نشان می‌دهد که مجموعه‌ای از ابرنواخترها وجود داشته.»
الیس به ساینس می‌گوید که این نتایج خیلی هیجان‌انگیز هستند. ولی پژوهشگران باید کمی حواسشان جمع باشد چرا که ایزوتوپ‌ها زمان زیادی را در سفر فضایی خود سپری کرده‌اند و بنابراین زمان وقوع ابرنواخترها دقیقا منطبق بر عمر لایه‌های زمین نیست. گروه آن‌ها توانست آهن-۶۰ را در لایه‌های عمیق‌تر هم پیدا کند و بنابراین نتیجه گرفتند که تا ۸ میلیون سال پیش هم ابرنواخترهایی رخ داده که می‌توان آثار آن‌ها را پیدا کرد.
در مقاله‌ی دیگری که در نیچر چاپ شد، گروهی به سرپرستی «دیتر بریتشوردت» (Dieter Breitschwerdt) از دانشگاه فنی برلین، برای یافتن منبع انفجارهای ابرنواختری یک آزمایش جالب انجام دادند. آن‌ها «حباب محلی»، یعنی منطقه‌ای از پلاسمای داغ و پراکنده که اکنون منظومه‌ی شمسی در آن قرار دارد را مدل‌سازی کردند. طبق گفته‌ی دانشمندان این حباب بر اثر انفجار ۱۴ تا ۲۰ ابرنواختر از گروه ستارگان «عقرب-قوس» بوجود آمده است. خود این ابرنواخترها بعدها از حباب خارج شدند. بررسی آن‌ها نشان می‌دهد دوتا از ابرنواخترهایی که جدیدتر رخ دادند آن‌قدر به زمین نزدیک بودند که باعث شدند ما این مقدار آهن-۶۰ را روی زمین داشته باشیم. اولین آن‌ها ۲.۳ میلیون سال پیش رخ دادند و بعدی ۰.۸ میلیون سال پس از آن. هر دو نیز ۳۰۰ سال نوری با زمین فاصله داشتند. «نیل گهرلنز» که اخترفیزیک‌دانی در مرکز پروازهای فضایی گادرد است می‌گوید: «ما هیچ وقت نمی‌توانیم آن‌ها را [دقیقا ستاره‌هایی که منفجر شدند] پیدا کنیم. ولی می‌توانیم مناطقی که تولد ستاره‌ها در آن‌ها زیاد بوده را ببینیم.»
حال سوال این‌جاست که آیا این انفجارها روی زمین و تکامل حیات تاثیر داشتند؟ والنر می‌گوید: «خیلی جالب است که زمان وقوع این ابرنواخترها دقیقا منطبق بر زمانی است که زمین سرد شد و از دوران پلیوسن به پلیستوسن رفت. پلیستوسن همان دورانی است که بیشتر ۲.۵ میلیون سال اخیر را در بر گرفته بود، هوا سرد شد و عصرهای یخبندان متعددی در آن رخ داد. بعضی‌ها می‌گویند که شاید ذرات ناشی از ابرنواختر منجر به افزایش ابرها شد و در نتیجه سطح زمین را سرد کرد.
برای فهمیدن اینکه آیا یک ابرنواختر نزدیک‌تر توانسته در زمانی دورتر منجر به انقراض بزرگ بشود، نیاز به ایزوتوپ رادیواکتیو دیگری با نیم‌عمر بیشتر وجود دارد. یکی از کاندیداها، پلوتونیم ۲۴۴ است که نیم‌عمر ۸۱ میلیون ساله دارد. ولی پژوهشگران هنوز نتوانسته‌اند آن را پیدا کنند.
پژوهشگران همچنین امیدوارند که ایزوتوپ‌های فرود آمده روی ماه و دیگر اجرام منظومه‌ی شمسی بتواند اطلاعات زیادی درباره‌ی ابرنواخترهای نزدیک به ما بدهد. مثلا ماه فاقد اتمسفر یا اقیانوس است و ذرات غباری که با انفجار ابرنواخترها روی سطح فرود آمده‌اند دقیقا همان‌جایی هستند که میلیون‌ها سال پیش نشستند. بنابراین شاید حتی بتواند از جهت فرود آن‌ها و ابرنواختر دقیقی که آن‌ها را بوجود آورده هم مطلع شد. در مقاله‌ای که قرار است هفته‌ی آینده منتشر شود، یک گروه پژوهشی چند نمونه از سنگ‌هایی که ماموریت‌های آپولو ۱۲، ۱۵ و ۱۶ از ماه آورده‌اند را آزمایش کرده‌اند. ظاهرا که این گروه توانسته شواهد خیلی محکمی مبنی بر وجود آهن-۶۰ در این سنگ‌ها پیدا کند. ایزوتوپی که دارای منشاء یکسان با ایزوتوپ‌های آهن-۶۰ موجود روی زمین است.
همه‌ی نمونه‌های آپولو از مکان‌هایی در نزدیکی استوای سمت پیدای ماه (از زمین) بدست آمده‌اند. برای یافتن گوناگونی در چگالی آهن-۶۰ و در نتیجه فهمیدن جهت فرود آن‌ها، نیاز به تعداد بیشتری از نمونه‌ها وجود دارد. بنابراین دانشمندان باید تا سفرهای بعدی به ماه صبر کنند. الیس می‌گوید که اگر قرار بود او فردی تصمیم‌گیر در این ماموریت‌ها باشد، اصرار می‌کرد نمونه‌هایی دور از استوای ماه را جمع‌آوری کنند.
منبع: Science Mag
مطلب بسیار عالی ، تشکر فراوان.
فقط اگر لطف کنید و امکان باشه که برای این مطالب هم مانند مطالب تصویر روز ناسا ، لینک خود تصویر با ابعاد بزرگ رو هم قرار بدید دیگه واقعا معرکه میشه. چون واقعا از تصاویر بسیار زیبا و خیره کننده ای استفاده میکنید.
از بچگی عشقم اخترشناسی بود
عالی بود مرسی!