Συντρίμματα  από μια έκρηξη σουπερνόβα βρέθηκαν στη Γη
Η έκρηξη μπορεί να είχε επιπτώσεις στο κλίμα και, ενδεχομένως, στην ανθρώπινη εξέλιξη

Πηγή: Nature, 22 Δεκεμβρίου 2004

Κάθε σουπερνόβα 'ψεκάζει'  με ένα κοκτέιλ εξωτικών στοιχείων όλο τον κόσμο γύρω της

Κοσμική ραδιενεργός τέφρα από ένα αστέρι έσπειρε με σκόνη τη γη περίπου πριν 2,8 εκατομμύρια χρόνια, και μπορεί να είχε προκαλέσει μια μεταβολή κλίμα, η οποία εν συνεχεία να είχε επιπτώσεις στην πορεία της ανθρώπινης εξέλιξης. Τα στοιχεία αυτά προέρχονται από μια ασυνήθιστη μορφή σιδήρου που εκτοξεύτηκε στο διάστημα από μια σουπερνόβα πριν αυτό τελικά γίνει ένας βραχώδης φλοιός κάτω από τον Ειρηνικό Ωκεανό.

Ο Gunther Korschinek, ένας φυσικός από το Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Μονάχου στη Γερμανία, είναι υπεύθυνος μια ομάδας που το 1999 βρήκε τις πρώτες καταθέσεις υλικού από μία σουπερνόβα στη Γη. Αλλά μέχρι σήμερα ήταν αδύνατο να χρονολογηθεί με ακρίβεια η σουπερνόβα από εκείνα τα δείγματα, επειδή το υλικό ήταν κατανεμημένο σε αρκετά και διαφορετικά στρώματα μέσα στο βράχο.

Τώρα όμως η ομάδα αυτή ανέλυσε ένα διαφορετικό κομμάτι του ωκεάνιου φλοιού, όπου τα συντρίμμια από την σουπερνόβα συγκεντρώνονται σε μια σαφή ζώνη του βράχου και έτσι μπορεί να χρονολογηθεί με ακρίβεια. Οι ερευνητές λοιπόν βρήκαν μικρά αλλά σημαντικά ποσά του ισοτόπου σίδηρος-60 μέσα στο βράχο, που θα μπορούσε να έχει προέλθει μόνο από μια σουπερνόβα.

"Έχουμε εξετάσει όλες τις πιθανότητες και δεν μπορούμε να βρούμε τίποτ' άλλο που θα μπορούσε να παραγάγει τέτοιες ποσότητες", αναφέρει ο Korschinek. Οι ερευνητές εκθέτουν τα αποτελέσματά τους στο πιο πρόσφατο τεύχος του Physical Review Letters.

Αυτό το ασταθές μέταλλο (σίδηρος-60) δεν ανευρίσκεται πουθενά στη Γη ως προϊόν φυσικών διαδικασιών, όπως επίσης πρέπει να αποκλειστεί η πιθανότητα διαρροής ή απελευθέρωσής του από πυρηνικούς αντιδραστήρες ή πυρηνικές δοκιμές. "Ο μοναδικός -και σπάνιος- τρόπος να φθάσει ο σίδηρος-60 στον πλανήτη μας είναι από αστρική έκρηξη", διευκρινίζει ο Korschinek.

"Η ανακάλυψη αυτή αντιπροσωπεύει έναν πειραματικό θρίαμβο και ένα σπουδαίο κατόρθωμα σε αυτό το πεδίο", λέει ο Brian Fields, αστροφυσικός από το Πανεπιστήμιο του Ιλλινόις στην Urbana-Champaign. Υποστηρίζει δε ότι το αποτέλεσμα χαρακτηρίζει τη γέννηση ενός απολύτως νέου τομέα έρευνας, που την ονομάζει "αρχαιολογία σουπερνοβών".

Οι κομήτες και οι μετεωρίτες στέλνουν επίσης υλικό στη γη, αλλά έρχονται πάντα μέσα από το ηλιακό σύστημά μας. Οι σουπερνόβες όμως είναι η μόνη γνωστή πηγή που στέλνει διαστρικά συντρίμμια. "το γεγονός ότι μια σουπερνόβα μπορεί να πετάξει υλικό στη Γη είναι, στο μυαλό μου, μάλλον θεαματικό. Δείχνει ότι η Γη δεν είναι ανεξάρτητη από το κοσμικό περιβάλλον της", λέει ο Fields.

Από την ουράνια σκηνή αποχωρούν μ' αυτόν το «δραματικό» τρόπο μόνον άστρα μεγάλου βάρους. Οι Γερμανοί φυσικοί ανακάλυψαν πρώτοι τα υπολείμματα ενός τέτοιου υπερκαινοφανούς αστέρα (σουπερνόβα), με τη βοήθεια της πλέον ευαίσθητης συσκευής στον κόσμο, τη λειτουργία της οποίας ο γερμανός φυσικός εξηγεί με απλά λόγια: "Εάν ρίξουμε έναν κύβο ζάχαρης σε μια λίμνη, μπορούμε να ανιχνεύσουμε τα μόρια σε οποιοδήποτε σημείο των λιμναίων υδάτων". Καρδιά της εγκατάστασης, με έκταση ενός γηπέδου ποδοσφαίρου, είναι ένας επιταχυντής σωματιδίων μήκους 20 μέτρων. Για τη μελέτη εισήχθησαν στον επιταχυντή ιόντα από το δείγμα με πολύ μεγάλη ταχύτητα.

Οι μετρήσεις απέδωσαν στοιχεία επαρκή για λεπτομερή «αναπαράσταση» του κοσμικού φαινομένου. Έπειτα από έναν μακρό, πύρινο βίο το γηραιό άστρο διογκώθηκε, εκτινάσσοντας στο Διάστημα το σύνολο των αερίων καλυμμάτων του με ταχύτητα μερικών χιλιάδων χλμ./δευτερόλεπτο. Σε λίγες ημέρες, το άστρο απελευθέρωσε ποσότητα ενέργειας όση ο ήλιος μας καθ' όλη τη διάρκεια της ζωής του και στα πυρακτωμένα υλικά που εξακοντίστηκαν σε μεγάλες αποστάσεις συγκαταλεγόταν και ο σίδηρος-60.

Το ραδιενεργό υλικό κατέπεσε στην επιφάνεια της Γης και βυθίστηκε στον ωκεανό - λόγω γειτνίασης του πλανήτη μας με τον υπερκαινοφανή. "Αν ληφθούν υπόψη οι γαλαξιακές αποστάσεις, η έκρηξη έλαβε χώρα στο "μπροστινό παρτέρι του κήπου μας", λέει χαρακτηριστικά ο Korschinek.

Όταν ο σίδηρος-60 έφθασε από το διάστημα, κατανεμήθηκε ομοιόμορφα σε όλη τη γη. Αλλά οι υπογραφές του είναι ανιχνεύσιμες μόνο στον φλοιό που έχει παραμείνει 'ανενόχλητη' επί εκατομμύρια έτη, όπως ορισμένα μέρη του Ειρηνικού ωκεάνιου πατώματος. Αυτός ο ιδιαίτερος φλοιός λήφθηκε από μια περιοχή μερικές εκατοντάδες χιλιόμετρα νοτιοανατολικά της Χαβάης το 1980. Συλλέχθηκε από ωκεανογράφους που ερευνούσαν τους βράχους ως μια πιθανή πηγή σπάνιων ορυκτών μεταλλευμάτων.

Ο Korschinek υπολογίζει ότι η σουπερνόβα ήταν σε απόσταση μεταξύ 100 και 200 ετών φωτός μακριά μας (πιθανώς στον αστερισμό των Πλειάδων - έξι εκατομμύρια φορές μακρύτερα από τον Ήλιο μας, γεγονός που εξηγεί τη μικρή ποσότητα του ραδιενεργού υλικού στη Γη) και συνέβη πριν 2,8 εκατομμύρια χρόνια, συν ή πλην 300.000 χρόνια. Η έκρηξη δεν θα μπορούσε να είναι κοντά στη Γη, γιατί θα είχε στείλει αρκετή ακτινοβολία που θα προκαλούσε μαζικές εξαλείψεις των ειδών. Αντιθέτως, εάν η σουπερνόβα ήταν πολύ μακρύτερα, τότε η μεγαλύτερη ποσότητα του σιδήρου-60 θα είχε φιλτραριστεί από λεπτά στρώματα υλικού, που βρίσκονται μεταξύ των αστεριών.

Αυτό σημαίνει ότι η σουπερνόβα θα ήταν στη σωστή απόσταση για να 'ψεκάσει' ένα ρεύμα κοσμικών ακτίνων, που θα μπορούσαν έτσι να είχαν αυξήσει την νεφοκάλυψη στη γη. Ο Korschinek υπολογίζει ότι μπορεί να υπήρχαν 15% περισσότερες κοσμικές ακτίνες που έφθαναν στη γη για τουλάχιστον 100.000 χρόνια. Αυτή η ακτινοβολία δεν είναι αρκετή να σκοτώσει στην πραγματικότητα τίποτα, αλλά ήταν ίσως επαρκής για να αλλάξει το γήινο κλίμα.

Η αύξηση της νεφοκάλυψης θα είχε ψύξει την επιφάνεια, κάνοντας το νερό πάγο στους πόλους και οδηγώντας σε ένα ξηρότερο κλίμα στην Αφρική. Τα αρχεία του κλίματος στους πυρήνες των βράχων ταιριάζουν με τις ημερομηνίες της έκρηξης της σουπερνόβα.

Η έκρηξη της σουπερνόβα πρέπει να «σκίαζε» την πανσέληνο και η λάμψη να ήταν ορατή στο στερέωμα και την ημέρα. Επί δεκάδες χιλιάδες χρόνια ο πλανήτης μας βομβαρδιζόταν από κοσμικές θύελλες σωματιδίων πολύ εντονότερες από τις συνήθεις.

Περίπου την ίδια εποχή με την έκρηξη, στη Γη σημειωνόταν μια δραματική κλιματική αλλαγή - μια επέλαση παγετού, που στην κεντρική Αφρική προκάλεσε συρρίκνωση της πυκνής ζούγκλας, επέκταση της σαβάνας και δυσχέρεια εξεύρεσης τροφής. Το κλιματικό «σοκ» προκάλεσε, επίσης, τη διάσπαση των ομάδων ανθρωποειδών, ένα κλιμάκιο των οποίων κατασκεύασε εργαλεία για ν' αντεπεξέλθει στο περιορισμένο κυνήγι.

Τμήματα της συγκεκριμένης θεωρίας αποτελούν ακόμη επιστημονικές υποθέσεις. Ωστόσο, Δανοί ερευνητές εκπόνησαν ένα μοντέλο, το οποίο μπορεί να ερμηνεύσει πώς η κοσμική ακτινοβολία προκάλεσε ανισορροπία στο γήινο κλίμα - οι διαστρικές θύελλες σωματιδίων σχημάτισαν πρώτους πυρήνες νεφών, που παρεμπόδισαν το ηλιακό φως να διαπεράσει την ατμόσφαιρα και προκάλεσαν δραματική πτώση της θερμοκρασίας.

Παρά την πληθώρα αναπάντητων ερωτημάτων, ο Κορσίνεκ πιστεύει ότι η θεωρία του υπερκαινοφανούς είναι η καλύτερη ερμηνεία για την απότομη κλιματική αλλαγή. "Χωρίς το θάνατο του ξένου Ήλιου, μπορεί και να μην ήμασταν σήμερα εδώ", λέει χαρακτηριστικά.

"Μερικοί άνθρωποι θεωρούν ότι αυτή η αλλαγή του κλίματος στην Αφρική ήταν η κατευθυντήρια δύναμη στην εξέλιξή μας", προσθέτει ο Korschinek. Το επιχείρημα είναι ότι ένα ξηρότερο κλίμα στην ήπειρο θα είχε αναγκάσει τους ανθρώπους να μεταναστεύσουν και για να διαδοθούν σε άλλες, υγρότερες περιοχές.

Η ομάδα ψάχνει τώρα κι άλλα ασυνήθιστα ισότοπα στο δείγμα του φλοιού, που μπορούν να αποκαλύψουν περισσότερα στοιχεία για τον τύπο του αστεριού που προκάλεσε τη σουπερνόβα. Αλλά υπάρχουν πιθανώς 10.000 φορές λιγότερα από αυτά τα άτομα απ' ό,τι του σιδήρου-60, λέει ο Korschinek, έτσι θα είναι εξαιρετικά δύσκολο να μετρηθούν.