تم العثور على بلوتونيوم نادر من الفضاء في قشرة أعماق البحار

بالعربي/ يلمح البلوتونيوم 244 إلى كيفية تشكل المعادن الثقيلة في النجوم.

توفر نسخة نادرة من عنصر البلوتونيوم المشع الموجود في القشرة الأرضية تحت أعماق البحار أدلة جديدة حول كيفية تشكل المعادن الثقيلة في النجوم.

وجد البحث الجديد أن النظير المسمى البلوتونيوم 244 ، قد يصل إلى الأرض جنبًا إلى جنب مع الحديد 60 ، وهو معدن أخف يُعرف بتكوينه في المستعرات الأعظمية ، الانفجارات التي تحدث أثناء مخاض موت العديد من أنواع النجوم. تشير هذه النتيجة إلى أن المستعرات الأعظمية قد تخلق كلا من المعادن الثقيلة – على الرغم من أنه من الممكن أن تكون أحداث أخرى ، مثل اندماج النجوم النيوترونية ، مسؤولة على الأقل عن بعض من البلوتونيوم 244.

قال أنطون وولنر ، عالم الفيزياء النووية في الجامعة الوطنية الأسترالية ومركز هيلمهولتز ، دريسدن روسندورف ، وهو مركز أبحاث في ألمانيا ، إن فهم كيفية تشكل العناصر الثقيلة هو أحد أهم ثلاثة أسئلة مثيرة في الفيزياء. يتم بناء نصف العناصر الأثقل من الحديد في قلوب النجوم من خلال عملية اندماج مفهومة جيدًا . ومع ذلك ، يتطلب النصف الآخر كثافة عالية من النيوترونات الحرة لتكوينها. هذا يعني أنها يجب أن تتشكل في بيئة أكثر انفجارًا من نواة نجم نموذجية – مستعرات أعظم ، ربما ، أو أحداث ضخمة مثل اندماج نجم نيوتروني أو اصطدام ثقب أسود ونجم نيوتروني.

إلى جانب المتعاونين في اليابان وأستراليا وأوروبا ، كان Wallner مهتمًا بمعرفة ما إذا كان بإمكانه اكتشاف بصمات هذه الأحداث السماوية على الأرض. هناك بعض الإصدارات المشعة من المعادن الثقيلة التي لا توجد بشكل طبيعي على هذا الكوكب. على وجه الخصوص ، كان الباحثون يبحثون عن البلوتونيوم 244 ، وهو نوع مختلف من البلوتونيوم بعمر نصف يبلغ 80.6 مليون سنة. هذا يعني أن التحلل الإشعاعي يستغرق 80.6 مليون سنة ليتآكل نصف البلوتونيوم الأولي المنتج. أي بلوتونيوم 244 موجود أصلاً أثناء تكوين الأرض قد تحلل منذ فترة طويلة ، لذا فإن أي ذرات يمكن للباحثين العثور عليها يجب أن تكون خارج كوكب الأرض.

“هل يمكننا إيجاد البلوتونيوم 244 على الأرض؟” قال والنر. “ثم نعلم أنها قادمة من الفضاء.”

معادن نادرة 

للبحث عن هذه الذرات النادرة ، لجأ الباحثون إلى عينات من قشرة الأرض من حوالي 5000 قدم (1500 متر) تحت المحيط الهادئ. تتشكل هذه الصخور ببطء شديد لدرجة أن مليمترًا من القشرة يسجل 400000 عام من التاريخ ، كما قال والنر لـ Live Science. غطت العينة الـ 10 ملايين سنة الماضية.

ثم قام الباحثون بفحص عينات الحديد -60 – نسخة الحديد خارج كوكب الأرض التي تتكون في المستعرات الأعظمية – والبلوتونيوم 244. وجدوا كلاهما. 

قال والنر إنه لم يكن من المفاجئ العثور على الحديد -60 ، حيث أظهرت الأبحاث السابقة بالفعل تقلبات في مستويات الحديد -60 في رواسب أعماق البحار والقشرة بمرور الوقت. أكدت النتائج ما اشتبه فيه الباحثون سابقًا: كانت هناك زيادتان في الحديد -60 – واحدة حدثت بين 4.2 مليون و 55 مليون سنة ، والأخرى حدثت في وقت ما قبل 7 ملايين سنة. وقال والنر إن هذه التدفقات من المعدن ربما كانت نتيجة اثنين من المستعرات الأعظمية القريبة إلى حد ما.

وقال: “المستعر الأعظم الذي حدث وأنتج الحديد -60 لا بد أنه كان مذهلاً في ذلك الوقت”. “لابد أنه كان مشابهًا [في السطوع] للقمر الكامل ، لذلك يمكنك رؤيته حتى في النهار.”

في الماضي ، لم يكن لدى الباحثين طرق حساسة كافية لحساب الذرات النادرة للغاية من البلوتونيوم 244 المنتشرة في قشرة الأرض بدقة. لكن في الدراسة الجديدة ، باستخدام أحدث التقنيات والأساليب ، فعلوا ذلك. من الصعب تحديد توقيت وصول هذا البلوتونيوم خارج كوكب الأرض إلى الأرض ، حيث كان على الباحثين البحث عن طبقات من القشرة تقابل ما بين 3 ملايين و 5 ملايين سنة من التاريخ. ومع ذلك ، فإن تدفق البلوتونيوم 244 يرتبط بتدفق الحديد 60.

قال والنر: “يبدو أن نسبة البلوتونيوم 244 إلى الحديد -60 ثابتة”. هذا يشير إلى أن كلاهما قد يأتي من أصل مشترك.

مزورة في النجوم 

على الرغم من أن الوصول المنسق للبلوتونيوم 244 والحديد 60 يشير إلى أن كليهما يمكن أن يكون قد أتى من المستعرات الأعظمية ، إلا أن الكثير من الأسئلة لا تزال قائمة. قال Wallner إن النماذج الحاسوبية التي تحاول تقليد تكوين العناصر داخل المستعرات الأعظمية تكافح حقًا لتوليد تكوين للعناصر الثقيلة . تشير نسبة الحديد -60 إلى البلوتونيوم -244 الموجودة في الدراسة الجديدة إلى أن البلوتونيوم 244 سيكون أقل انتشارًا من الحديد -60 بعد الانفجار النجمي ، وربما تكون نسبة صغيرة فقط من إجمالي العناصر المتكونة.Advertisement

وأشار وولنر إلى أنه من الممكن أيضًا أن ذرات البلوتونيوم 244 المكتشفة في قشرة أعماق البحار لم تأت من سوبر نوفا على الإطلاق. كان من الممكن أن يكون البلوتونيوم 244 قد تشكل في حدث سابق وربما كان يطفو بلا هدف في الفضاء السحيق عندما اندلع انفجار من الحديد -60 ، مما دفع البلوتونيوم الأثقل إلى جانبه. في هذه الحالة ، سيصل كلا العنصرين إلى الأرض في نفس الوقت ، لكن البلوتونيوم 244 سيكون أقدم بكثير.المحتوى ذي الصلة

لاستكشاف هذا الاحتمال ، يريد الباحثون النظر في فئات مختلفة من الذرات ذات فترات نصف عمر مختلفة. تعمل فترات نصف العمر مثل الساعة بحيث يمكن للعلماء تحديد مجموعة من التقديرات لأعمار العناصر. إذا تم العثور على البلوتونيوم 244 بالتنسيق مع عنصر له عمر نصف أقصر بكثير ، على سبيل المثال ، فإن ذلك يشير إلى أن كلاهما كان أصغر سنا وأكثر نضارة. قد يشير أيضًا إلى أن كمية البلوتونيوم 244 التي تم إنتاجها في المستعر الأعظم كانت أقل وأن المزيد منها قد يكون ناتجًا عن أحداث أخرى ، مثل اندماج النجوم النيوترونية.

يقوم فريق البحث بالفعل بدراسة قطعة من القشرة أكبر بعشر مرات من تلك الموجودة في هذا البحث. سيسمح امتلاك قطعة أكبر من القشرة للباحثين بتوسيع بحثهم عن ذرات البلوتونيوم 244 والحصول على جدول زمني أكثر دقة لموعد وصول تلك الذرات إلى الأرض.

قال Wallner: “المثير للدهشة أنك تجد حوالي ست أو 10 ذرات يمكنك تحديدها في النهاية على أنها ليست من الأرض بل من الفضاء ، ثم تحصل على بعض التلميحات حول مكان إنتاجها ومتى تم إنتاجها”. .

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com