Iš visų planetai grėsmę keliančių dalykų turbūt pats grėsmingiausias yra gretimos žvaigždės tapimas supernova.
Kai pakankamai masyvi žvaigždė pasiekia savo gyvavimo ciklo pabaigą, ji sprogsta kaip supernova. Toks milžiniškos galios sprogimas galėtų nušviesti padangę keliems mėnesiams – pakankamai artimose planetose naktys taptų šviesios kaip dienos.
Bet jeigu planeta būtų pernelyg arti, ji tokio sprogimo galėtų būti sterilizuota ar net visiškai sunaikinta. Priešmirtinių konvulsijų tampoma žvaigždė prigamintų tam tikrų cheminių elementų, kurie pasklistų po kosmosą.
Jau daugelį metų mokslininkai suko galvą dėl ženklų, kad kažkur visai netoli Žemės prieš keletą milijonų metų galėjo sprogti supernova. Šie ženklai – tai geležies izotopo 60Fe koncentracija, randama aplink Žemę.
O dabar naują tyrimą atlikę mokslininkai pateikia papildomų įrodymų, kad prieš 2,5 mln. metų netoli Žemės iš tiesų sprogo supernova. Ir jų įrodymas yra 53Mn – mangano radioizotopas, paskleidžiamas į aplinką supernovos.
Tyrimo autoriai savo straipsnį pavadino „Supernova-Produced 53Mn on Earth“. Pagrindinis straipsnio autorius yra Miuncheno techninio universiteto mokslininkas dr. Guntheris Korschinekas. Tyrimą publikavo žurnalas „Physical Review Letters“.
Pagrindinis tyrimo objektas buvo vadinamosios geležies-mangano plutos. Tai yra uoliena, kur iš išvaizdos labiau primena šokoladinį pyragą. Tai yra jūrinės nuosėdos, kurios bėgant laikui auga, nes iš jūros vandens į šiuos darinius nusėda geležies ir mangano oksidai
Šios uolienos išskirtinės tuo, kad jos tarsi įrašo jūros vandens cheminių junginių kitimą bėgant laikui. Tai yra ne tik vertingų mineralų šaltinis, bet ir mokslininkams svarbios informacijos šaltinis. Tad tyrimą vykdę mokslininkai tyrė geležies-mangano plutos mėginius ir nustatė, kad juose esama ne tik 60Fe, bet ir 53Mn.
Žemėje randamas 60Fe izotopas yra potencialus netoli Žemės sprogusios supernovos įrodymas. 60Fe yra vadinamas „išnykusiuoju radionuklidu“. Kadangi jo skilimo pusperiodis yra 2,6 mln. metų, bet visi šie izotopai, mūsų planetoje atsiradę kartu su jos susidarymu, jau turėjo seniai suirti į nikelį. Tai, kad šie izotopai randami ir dabar, reiškia, kad jie buvo pagaminti, kalbant astronominiais terminais, ganėtinai neseniai.
Tačiau supernovos nėra vienintelis įmanomas 60Fe šaltinis. Šiuos atomus gali gaminti ir asimptominės gigantiškos šakos (AGB) žvaigždės. Visos žvaigždės, patenkančios į žemos-vidutinės masės spektrą (nuo 0,6 iki 10 Saulės masių) ties savo gyvavimo pabaiga pereina šį evoliucijos etapą.
Tai yra įmanoma, kad 60Fe per kelis milijonus pastarųjų metų atkeliavo ne iš supernovos, o iš kokios nors šio tipo žvaigždės. Kaip galima atsakyti į 60Fe kilmės klausimą?
Savo moksliniame darbe mokslininkai teigia, kad „Nedviprasmiškas, tik supernovų sudaromas radionuklidas, toks, kaip 53Mn, randamas tuose pačiuose mėginiuose, kaip ir 60Fe, galėtų atsakyti į šį atvirą klausimą“.
Ir dabar mokslininkai 53Mn rado kaip tik tuose pačiuose dariniuose, kaip ir 60Fe. Skirtingai, nei 60Fe, 53Mn negali susidaryti AGB žvaigždėse – vienintelis šio izotopo šaltinis yra supernovos.
„Padidėjusi 53Mn koncentracija gali būti vertinama kaip tiesioginis įrodymas, kad supernova tikrai buvo“, – pranešime spaudai cituojamas dr. G.Korschinekas.
Geležies-mangano pluta, tapusi šio atradimo šaltiniu, iš pažiūros gali atrodyti kaip labai apetitą keliantis drėgnas, tamsus šokoladinis pyragas, tačiau savo dantimis tokio pyrago geriau nebandyti – tai yra uoliena.
Siekiant šioje uolienoje aptikti 53Mn izotopus mokslininkai turėjo „medžioti“ individualius atomus. Tam buvo panaudotas metodas, vadinamas greitintuvo masės spektrometrija.
„Vienas iš tinkamų būdų surasti 53Mn Žemės rezervuaruose yra, kaip ir 60Fe atveju, tiesioginis atomų skaičiavimas taikant greitintuvo masės spektrometrijos (AMS) metodą“, – savo moksliniame straipsnyje nurodė tyrimo autoriai.
Masės spektrometrijos metodas yra itin efektyvus tuomet, kai reikia retus izotopus atskirti nuo vyraujančių. Šiuo atveju reto 53Mn izotopo buvo ieškoma tarp įprastinių 55Mn. 55Mn yra vienintelis „natūraliai susidarantis“ mangano izotopas, kuris yra stabilus.
Šiuo atveju reikšmingas buvo ne tik pats 53Mn izotopo atradimo faktas, bet ir nustatyta jo koncentracija. Tikimybiškai prognozuojama, kad kažkiek 53Mn nusės ant Žemės paviršiaus kosminių dulkių pavidalu. Tačiau aptikti didesnę to izotopo koncentraciją, kaip kad pavyko pastarojo tyrimo autoriams, nėra įprasta. Ir tai neabejotinai rodo, kad kažkur Žemės kaimynystėje prieš 2,5 mln. metų įvyko supernovos sprogimas.
„Tai yra tiriamoji ultra-pėdsakų analizė. Kalba eina apie vos kelis atomus“, – sakė tyrimo vadovas. Dar viena įdomi detalė – kad šis tyrimas leido ne tik surasti 53Mn izotopą, bet ir suprasti, iš kokio dydžio žvaigždės jis atkeliavo.
„Greitintuvo masės spektrometrija yra tokia jautri, kad leidžia mums apskaičiuoti, jog sprogusi žvaigždė turėjo būti maždaug 11-25 kartus masyvesnė už Saulę“, – sakė dr. G.Korschinekas.
O tai reiškia, kad sprogimas buvo didelis ir ekstremaliai energingas. Ir jei nekalbėtume apie tai, kad jis Žemėje pasėjo egzotiškų metalų izotopų, kaip jis galėjo paveikti mūsų planetą?
Sprogimas buvo per toli, kad sukeltų masinį gyvybės išnykimą, bet tikėtina, kad jis Žemę paskrudino kosminiais spinduliais, kas, tikėtina, galėjo paveikti Žemės klimatą.
„Tai galėjo sukelti aktyvesnį debesų formavimąsi. Galbūt yra šio sprogimo sąsaja su Pleistoceno periodu – maždaug prieš 2,6 mln. metų prasidėjusiu ledynmečių laikotarpiu“, – sakė tyrimo bendraautoris dr. Thomasas Faestermannas.
Tyrimui buvo panaudoti geležies-mangano plutos mėginiai, surinkti keturiose skirtingose Ramijojo vandenyno vietose: dvi buvo ties Midvėjaus atolu, viena ties Donizetti ketera, o dar viena – Ramiojo vandenyno centre.
Uolienos buvo surinktos nuo 1589 iki 5120 metrų gylyje. Kiekvienoje vietoje surinkta po 15 mėginių skirtinguose gyliuose – iš viso tyrėjai turėjo 60 mėginių.
Jie lygino supernovoje susikūrusio 53Mn koncentracijas su įprastiniu 55Mn. Sudarius koncentracijų santykio grafikus tapo akivaizdu, kad 53Mn koncentracija jūrinėse uolienose buvo kur kas didesnė toje vietoje, kuri nusėdo prieš 2,5 mln. metų.
„Kadangi 53Mn perteklius buvo aptiktas tuose pačiuose mėginiuose ir toje pačioje vietoje, kaip ir 60Fe, patvirtinama, kad 60Fe šaltinis yra supernova“, – rašė tyrimo autoriai.
Taigi, dabar mes ne tik žinome, kad prieš 2,5 mln. metų netoli Žemės sprogo supernova, bet ir kad Žemėje pirmą kartą aptiktas nestabilus 53Mn izotopas.
„Tokiu būdų 53Mn yra antras radioizotopas iš tos pačios supernovos, iš kurios aptiktas 60Fe izotopas, ir tai yra pirmas kartas, kai buvo aptiktas 53Mn izotopas, susidaręs supernovos nukleosintezės metu“, – rašo straipsnio autoriai.
O kalbant apie tai, kaip ši supernova paveikė Žemę ir jos gyvybę, mokslininkai dabar turės daug erdvės svarstymams, tyrimams ir ginčams. Kai kurie ekspertai teigia, jog būtent supernova sukėlė dalinį gyvybės išnykimą, vadinamą Plioceno jūrų megafaunos išnykimu. Kiti teigia, kad ji galėjo paskatinti žmogbeždžionių atsistojimą ant dviejų galinių kojų.
Tuo tarpu šio tyrimo tikslas nebuvo išsiaiškinti, kaip supernova paveikė gyvybę – jis tik įrodė, kad toks sprogimas prieš 2,5 mln. metų tikrai įvyko.
Šis sprogimas nebuvo mirtinas visai Žemės gyvybei – antraip nebūtų kam skaityti šį straipsnį. Bet jis puikiai primena, kad Žemė yra tokioje kosmoso zonoje, kurioje mirtinos supernovos sprogimo grėsmė yra maždaug po vieną per 800 mln. metų.
