La Terra sta attraversando antichi detriti di supernova e gli scienziati ne hanno trovato le prove nel ghiaccio antartico

La ricerca è stata condotta da un team internazionale dell’Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) e i risultati sono stati pubblicati sulla rivista Physical Review Letters .

Trovato un raro frammento di ferro proveniente da una supernova nel ghiaccio antartico.

Il ferro-60 si forma nelle profondità delle stelle massicce e viene rilasciato nello spazio quando queste esplodono come supernove. Studi precedenti avevano trovato prove dell’esposizione della Terra al ferro-60 proveniente da esplosioni di supernove avvenute milioni di anni fa nelle vicinanze. Tuttavia, non si conoscono recenti esplosioni stellari in prossimità della Terra, il che lascia gli scienziati incerti sull’origine del ferro-60 scoperto nella neve antartica relativamente giovane alcuni anni fa.

“La nostra ipotesi era che la Nube Interstellare Locale contenesse ferro-60 e potesse immagazzinarlo per lunghi periodi. Con il passaggio del Sistema Solare attraverso la nube, la Terra avrebbe potuto raccogliere questo materiale. Tuttavia, all’epoca non siamo riusciti a dimostrarlo”, spiega il dottor Dominik Koll dell’Istituto di Fisica dei Fasci Ionici e Ricerca sui Materiali dell’HZDR.

Per approfondire la questione, Koll e il professor Anton Wallner hanno studiato negli ultimi anni ulteriori campioni geologici, tra cui sedimenti di acque profonde risalenti a 30.000 anni fa. Anche questi campioni contenevano ferro-60, ma gli scienziati non potevano ancora escludere completamente altre spiegazioni.

I campioni di ghiaccio antartico analizzati di recente sono molto più antichi, risalenti a un periodo compreso tra 40.000 e 80.000 anni fa. Secondo il team di ricerca, i risultati indicano con forza la Nube Interstellare Locale come fonte del materiale radioattivo.

“Questo significa che le nubi che circondano il Sistema Solare sono collegate a un’esplosione stellare. E per la prima volta, questo ci offre l’opportunità di indagare sull’origine di queste nubi”, afferma Koll.

Sistema solare in viaggio attraverso una nube interstellare

Gli scienziati ritengono che il Sistema Solare sia entrato nella Nube Interstellare Locale diverse decine di migliaia di anni fa e che ne uscirà nuovamente entro i prossimi millenni. I ricercatori affermano che attualmente il Sistema Solare si trova vicino al bordo esterno della nube.

Per lo studio, il team si è concentrato su una carota di ghiaccio risalente al periodo in cui il Sistema Solare potrebbe essere entrato nelle nubi. Il campione è stato fornito dall’Istituto Alfred Wegener, Centro Helmholtz per la ricerca polare e marina (AWI), nell’ambito del progetto europeo EPICA di perforazione del ghiaccio.

Quando i ricercatori hanno confrontato i risultati delle carote di ghiaccio con le precedenti misurazioni di neve e sedimenti marini profondi, hanno scoperto che tra 40.000 e 80.000 anni fa la quantità di ferro-60 che ha raggiunto la Terra era inferiore a quella attuale.

“Questo suggerisce che in precedenza ci trovavamo in un mezzo con un contenuto di ferro-60 inferiore, oppure che la nube stessa presenta forti variazioni di densità”, spiega Koll.

Il team ha scoperto che il segnale del ferro-60 cambia significativamente in periodi di poche decine di migliaia di anni, un lasso di tempo relativamente breve su scala cosmica. Questo ha permesso ai ricercatori di escludere teorie alternative, tra cui l’ipotesi che il materiale provenisse da esplosioni di supernove più antiche, la cui luminosità si è affievolita lentamente nel corso di milioni di anni.

Estrazione di tracce minime di ferro-60

Per condurre lo studio, i ricercatori hanno trasportato circa 300 chilogrammi di ghiaccio antartico dall’AWI di Bremerhaven a Dresda per la lavorazione chimica. Dopo un’accurata preparazione, sono rimasti solo poche centinaia di milligrammi di polvere.

Gli scienziati hanno quindi separato con cura il ferro-60, cercando di evitare la perdita di materiale durante il processo.

Nel laboratorio DREAMS (DREsden Accelerator Mass Spectrometry) dell’HZDR, il team ha testato i campioni preparati utilizzando due isotopi radioattivi aggiuntivi, il berillio-10 e l’alluminio-26. Poiché i livelli previsti di questi isotopi nel ghiaccio antartico sono già ben noti, i ricercatori hanno potuto verificare che non si fosse verificata alcuna perdita di ferro-60 durante la preparazione.

Rilevare una manciata di atomi

Per le misurazioni finali, gli scienziati hanno utilizzato l’acceleratore di ioni pesanti (HIAF) presso l’Australian National University, che attualmente è l’unica struttura al mondo in grado di rilevare quantità così estremamente ridotte di ferro-60. Utilizzando filtri elettrici e magnetici, la macchina ha separato gli atomi in base alla massa fino a quando, da un campione originale contenente 10 trilioni di atomi, sono rimasti solo pochi atomi di ferro-60.

“È come cercare un ago in 50.000 stadi di calcio pieni fino al soffitto di fieno. La macchina trova l’ago in un’ora”, spiega Annabel Rolofs dell’Università di Bonn.

“Grazie a molti anni di collaborazione con colleghi internazionali, abbiamo sviluppato un metodo estremamente sensibile che ora ci permette di rilevare, negli archivi geologici odierni, la chiara traccia di esplosioni cosmiche avvenute milioni di anni fa”, riassume Wallner.

I ricercatori stanno ora pianificando di studiare carote di ghiaccio ancora più antiche, risalenti a un’epoca precedente all’ingresso del Sistema Solare nella Nube Interstellare Locale. L’AWI partecipa al progetto Beyond EPICA – Oldest Ice, che mira a recuperare campioni di ghiaccio risalenti a un passato ancora più remoto della Terra.