يحافظ الجليد في القطب الجنوبي على آثار الحديد-60 من الانفجارات النجمية القديمة، مما يساعد العلماء على تتبع حركة النظام الشمسي من خلال السحب بين النجوم والبيئات الكونية المتغيرة.
عندما تفكر في الفضاء الخارجي، فمن المحتمل أنك تتخيل النجوم والكواكب والأقمار. لكن جزءًا كبيرًا من الفضاء مملوء بسحب الغاز والبلازما والغبار النجمي، المعروفة باسم السحب بين النجوم.
في الأجزاء المحلية من مجرتنا وحدها، هناك مجمع من ما يقرب من 15 سحابة بين النجوم الفردية. يجتاز النظام الشمسي حاليًا واحدة منها، والتي تسمى على نحو ملائم السحابة البينجمية المحلية. ويُعتقد أن أصل هذه السحب وتاريخها مرتبطان ارتباطًا وثيقًا بميلاد النجوم وموتها. ولكن يمكننا أن نرى آثارها هنا على الأرض، في مكان قد لا تتوقعه: جليد القطب الجنوبي.
لقد قمت أنا وزملائي بدراسة الغبار النجمي المحصور في ثلوج وجليد القارة القطبية الجنوبية القديمة لتتبع تاريخ جوارنا الشمسي، بما في ذلك النظام الشمسي نفسه.
وفي دراسة جديدة نشرت في رسائل المراجعة البدنيةلقد وجدنا دليلًا دقيقًا يكشف عن حركة نظامنا الشمسي عبر البيئة المحلية بين النجوم على مدار الـ 80 ألف عام الماضية.
دراسة حطام المستعر الأعظم على الأرض
عادة ما ينظر علم الفلك إلى الخارج. تجمع التلسكوبات الضوء من النجوم والمجرات البعيدة، مما يسمح لنا بمراقبة الأحداث عبر مساحات شاسعة من المكان والزمان. ومن هذه الملاحظات نستنتج كيف تعيش النجوم وتموت، وكيف تتشكل العناصر، وكيف يتطور الكون.
نهجنا يقلب هذه الفكرة رأسا على عقب.
بدلًا من مراقبة الضوء القادم إلينا، نقوم بدراسة حطام النجوم المنفجرة هنا على الأرض. كأفران كونية، تقوم النجوم بتكوين العديد من العناصر في قلبها، من الكربون والأكسجين إلى الكالسيوم والحديد. وهذا يشمل النظائر النادرة (متغيرات العناصر الكيميائية) مثل الحديد 60.
عندما تنفجر النجوم الضخمة إلى مستعرات أعظم في نهاية حياتها، يتم قذف هذه العناصر إلى الفضاء وتتحول إلى غبار بين النجوم.
الجليد في القطب الجنوبي كأرشيف مجري
ثم تنجرف حبيبات صغيرة من هذا الغبار عبر المجرة وتجد طريقها أحيانًا إلى سطح الأرض. الحديد المشع 60، وهو بصمة للانفجارات النجمية، موجود داخل هذه الحبيبات. من خلال البحث عن هذه الذرات في الأرشيف الجيولوجي على الأرضيمكننا التحقق من الأحداث الفيزيائية الفلكية مثل المستعرات الأعظم بعد فترة طويلة من تلاشي ضوءها. ولهذا السبب تعتبر القارة القطبية الجنوبية ذات قيمة كبيرة. يتراكم ثلوجها ببطء ويظل دون عائق إلى حد كبير، لتشكل سجلاً متعدد الطبقات يمتد إلى عشرات الآلاف من السنين. تلتقط كل طبقة لقطة من المادة التي كانت موجودة في جوارنا الكوني في ذلك الوقت. عندما درسنا 500 كيلوغرام من الثلوج الأخيرة في القارة القطبية الجنوبية، وجدنا بشكل غير متوقع هذا النظير المشع النادر. من أين أتت؟ لم يكن هناك مستعر أعظم قريب من الأرض مؤخرًا. لكن جوارنا الشمسي مليء بـ 15 سحابة، ويمر النظام الشمسي حاليًا بواحدة منها على الأقل. هل ينتظر غبار النجوم في السحب أن تلتقطه الأرض؟
إذا كانت الإجابة بنعم، فيجب أن تكون كمية غبار النجوم التي تجمعها الأرض مرتبطة ببنيتها: فكلما زادت كثافة السحب، زادت كمية الحديد 60 التي تحتوي عليها. كان هذا تخميننا المتعلم في عام 2019.
سر إشارات الحديد 60
وسرعان ما تم تقديم تفسيرات أخرى. منذ ملايين السنين، تلقت الأرض وابلًا كبيرًا من الحديد 60 من المستعرات الأعظم الضخمة. فهل الحديد 60 الموجود في ثلوج القطب الجنوبي هو آخر بقايا أم صدى لهذه الإشارة؟ مطر تحول إلى رذاذ؟
لمعرفة ذلك، قمنا بتحليل قسم يبلغ وزنه 300 كيلوغرام من جليد القطب الجنوبي، يعود تاريخه إلى ما بين 40 ألف إلى 80 ألف سنة مضت. هذه العملية شاقة. يحتاج الجليد إلى إذابته ومعالجته كيميائيًا لعزل كميات صغيرة من الحديد، بما في ذلك الحديد 60، من غبار النجوم.
ثم، باستخدام تقنية العد الذرات الحساسة لقياس الطيف الكتلي المسرع في منشأة تسريع الأيونات الثقيلة وفي الجامعة الوطنية الأسترالية، قمنا بإحصاء ذرات الحديد-60 الفردية.
كان التوقع واضحًا: استنادًا إلى قياسات سابقة من الثلوج السطحية في القارة القطبية الجنوبية ورواسب المحيطات التي يبلغ عمرها آلاف السنين، توقعنا مستوى ثابتًا معينًا من ترسبات الحديد 60.
دليل على حركة النظام الشمسي
وبدلا من ذلك، وجدنا أقل. ليس صفراً، لكنه أقل بشكل ملحوظ من المتوقع. وتشير هذه النتيجة إلى أن كميات أقل من الغبار بين النجوم كانت تصل إلى الأرض خلال تلك الفترة. يعد هذا تغييرًا ملحوظًا على مقياس زمني فيزيائي فلكي قصير نسبيًا ولا يتناسب مع الجداول الزمنية الطويلة لرواسب الحديد 60 التي هبطت هنا منذ ملايين السنين. وبدلاً من ذلك، كنا بحاجة إلى البحث عن مصدر أصغر حجمًا وأكثر محلية لهذا النظير. وبطبيعة الحال، يهتم علماء الفلك أيضًا بالسحب المحيطة بالنظام الشمسي. في العام الماضي، توصلت دراسة تعيد بناء تاريخ السحب إلى نتيجة مفادها أنها على الأرجح نشأت في انفجار نجمي. علاوة على ذلك، وجدوا أن النظام الشمسي كان يعبر السحابة البينجمية المحلية من وقت ما بين 40.000 و 124.000 سنة مضت.
إذا كان هذا صحيحًا، فإننا نتوقع أن كمية الحديد 60 التي تم جمعها على الأرض يجب أن تتغير في وقت ما في نفس الفترة الزمنية، بين 40.000 و124.000 سنة مضت.
الجليد في القطب الجنوبي يكشف التاريخ بين النجوم
وهذا بالضبط ما أظهرته نتائجنا في القارة القطبية الجنوبية.
لكن القصة لا تتناسب تمامًا. إذا كانت هذه السحب قد نشأت مباشرة من نجم منفجر، فإننا نتوقع كمية من الحديد 60 أكبر بكثير مما نراه بالفعل في جليد القطب الجنوبي.
ومع ذلك، فإن هذه السحب مطبوعة في السجل الجيولوجي للأرض. إذا نظرنا بشكل أعمق وقمنا بتحليل الجليد الأقدم، فقد نكشف قريبًا لغز هذه السحب البينجمية المحلية، مما يكشف عن تاريخها الكامل وأصولها غير المؤكدة.
المرجع: “بنية السحابة بين النجوم المحلية المطبوعة في جليد القطب الجنوبي بواسطة المستعرات الأعظم” بقلم دومينيك كول، وأنابيل رولوفس، وفلوريان أدولفي، وسيباستيان فيشتر، وماريا هورهولد، ويوهانس لاشنر، وستيفان بافيتيتش، وجورج روجل، وستيفن تيمز، وفرانك فيلهلمز، وسيباستيان زويكل، وأنطون فالنر، 13 مايو 2026، رسائل المراجعة البدنية.
دوى: 10.1103/nxjq-jwgp
مقتبس من مقالة نشرت أصلا في المحادثة.
لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.
