این پرسشی است که مطالعهای تازه و بسیار مهم ــ که بهتازگی برای انتشار در نشریهٔ اخترشناسی و اخترفیزیک (Astronomy & Astrophysics) ارسال شده ــ در پی پاسخگویی به آن است. گروهی از پژوهشگران در این مطالعه، تعامل زمین با بقایای یک ابرنواختر را بررسی کردهاند؛ ابرنواختری که تقریباً ۱۰ میلیون سال پیش در نزدیکی منظومهٔ شمسی رخ داده است. یافتن ردپای چنین رویدادی در زمین میتواند نهتنها تاریخ گذشتهٔ سیارهٔ ما را روشنتر کند، بلکه به ما نشان دهد اجرام کیهانی چگونه بر زندگی و محیط زمین اثر گذاشتهاند و این تأثیرها در آیندهٔ زمین و حتی در سیارههای بالقوه زیستپذیر در گوشههای دیگر کهکشان چه معنایی خواهد داشت.
اهمیت ابرنواخترها برای فهم تاریخ زمین
ابرنواخترها انفجارهای عظیمی هستند که پایان زندگی ستارگان پرجرم را رقم میزنند. هنگامی که یک ستارهٔ غولپیکر فرو میپاشد، مقدار عظیمی انرژی، ماده و پرتوهای پرانرژی را به فضای میانستارهای میفرستد. اگر چنین انفجاری به اندازهٔ کافی نزدیک به زمین رخ دهد، اثراتش میتواند تا میلیونها سال بعد نیز در لایههای رسوبی، ایزوتوپهای رادیواکتیو، شیمی جو و حتی در ساختار زیستی کرهٔ زمین باقی بماند. بنابراین، هر بار دانشمندان شواهدی از یک انفجار ستارهای قدیمی در زمین پیدا میکنند، در واقع دریچهای تازه به گذشتهٔ کیهانی و زمینی ما گشوده میشود.
ایزوتوپ بریم-۱۰؛ یک نشانگر ارزشمند از گذشتهٔ کیهانی
در این پژوهش، دانشمندان نمونههایی از ایزوتوپ بِریلیوم-۱۰ (¹⁰Be) را از رسوبات مرکز و شمال اقیانوس آرام بررسی کردند. این ایزوتوپ زمانی شکل میگیرد که پرتوهای کیهانی ــ که انرژی بسیار بالایی دارند ــ با مولکولهای اتمسفر برخورد میکنند و آنها را دچار واپاشی و واکنشهای هستهای میسازند. از آنجا که ¹⁰Be یک نیمعمر ۱.۳۹ میلیون ساله دارد، مقدار آن در هر دورهٔ زمانی میتواند نشانگر خوبی برای میزان تابش پرتوهای کیهانی در آن زمان باشد. اگر در برههای از تاریخ زمین مقدار این ایزوتوپ به شکل غیرعادی افزایش یافته باشد، این موضوع میتواند نشانهای از یک رویداد پرتوکیهانی بزرگ باشد؛ مانند انفجار یک ابرنواختر نزدیک.
بنابراین حضور ¹⁰Be در عمق رسوبات اقیانوسی، مانند ثبت دقیق یک رویداد باستانی است که زمین میلیونها سال پیش از سر گذرانده است.
مقایسهٔ دادههای زمینی با کاتالوگ میلیاردی گایا (Gaia DR3)
دانشمندان برای یافتن منشأ این افزایش ¹⁰Be، دادههای زمینی را با یک کاتالوگ عظیم از خوشههای ستارهای مقایسه کردند. این کاتالوگ که بر پایهٔ انتشار سوم دادههای گایا (Gaia DR3) تهیه شده، شامل موقعیت و حرکات بیش از ۱.۸ میلیارد ستاره در کهکشان راه شیری است.
آنها میخواستند بدانند کدام خوشهٔ ستارهای ــ یا کدام ستارهٔ پرجرم ــ میتوانسته در فاصلهای نزدیک به زمین قرار داشته و حدود ۱۰ میلیون سال پیش منفجر شده باشد. با دنبال کردن مسیر حرکتی خورشید و خوشههای ستارهای در گذشته (Backward Integration)، میتوان تعیین کرد که این ستارهها در گذشته تا چه حد به منظومهٔ شمسی نزدیک بودهاند.
نتایج: منشأ یک ابرنواختر نزدیک در ۱۰ میلیون سال پیش
نتایج این پژوهش نشان میدهد که رویدادی که افزایش ¹⁰Be را ایجاد کرده، احتمالاً بین ۹ تا ۱۱.۵ میلیون سال پیش رخ داده و اوج آن حدود ۱۰ میلیون سال پیش بوده است. این دادهها با سناریوی وقوع یک ابرنواختر در فاصلهٔ ۳۵ تا ۱۰۰ پارسک از زمین (معادل ۱۱۴ تا ۳۲۶ سال نوری) سازگار است.
در مقیاس کیهانی، این فاصله بسیار نزدیک محسوب میشود؛ نه آنقدر نزدیک که حیات روی زمین را نابود کند، اما آنقدر نزدیک که ردپای آن در زمین باقی بماند.
محتملترین ناحیهٔ منشأ این انفجار، منطقهٔ ستارهزایی شکارچی (Orion) است. این منطقه امروز نیز محل تولد تعداد زیادی ستارههای بزرگ و جوان است، اما ۱۰ میلیون سال پیش در فاصلهای بسیار نزدیکتر از موقعیت کنونیاش نسبت به زمین قرار داشته است.
جمعبندی پژوهش
در متن مقاله آمده است:
«در نتیجه، ما دریافتیم که یک ابرنواختر نزدیک همچنان میتواند توضیحی قابلقبول برای ناهنجاری ¹⁰Be باشد، بهویژه با توجه به نزدیکی منظومهٔ شمسی به منطقهٔ شکارچی در آن دوره. احتمال وقوع یک ابرنواختر در فاصلهٔ ۳۵ پارسکی صفر نیست و با افزایش فاصله بیشتر میشود. خوشههای ASCC20 و OCSN61 محتملترین گزینهها هستند. خوشهٔ ASCC20 تا فاصلهٔ ۷۰ پارسک بیشترین احتمال را دارد، در حالی که OCSN61 در فواصل دورتر مناسبتر است. بررسیهای آینده از دادههای ¹⁰Be در نقاط دیگر زمین تعیین خواهد کرد که این ناهنجاری یک سیگنال جهانی است یا تنها در حوضهٔ اقیانوس آرام رخ داده؛ و همین امر منشأ زمینی یا کیهانی این پدیده را بهتر مشخص میکند.»
چرا مطالعهٔ اثر ابرنواخترها بر زمین مهم است؟
دانستن اینکه ابرنواخترها چگونه بر زمین اثر میگذارند، برای درک تاریخ زندگی روی سیارهٔ ما اهمیت حیاتی دارد. انفجارهای ستارهای میتوانند:
- تابش کیهانی را شدیداً افزایش دهند
- ترکیب جو زمین را تغییر دهند
- لایهٔ اوزون را تحت تأثیر قرار دهند
- تغییراتی در چرخههای آبوهوایی ایجاد کنند
- موجب جهشهای زیستی یا انقراضهای محدود شوند
- و ردپای خود را در ایزوتوپهای رادیواکتیو رسوبات باقی بگذارند
همچنین شناخت این اثرات کمک میکند بفهمیم کدام سیارهها در کهکشان میتوانند میزبان حیات پایدار باشند. اگر سیارهای در فضایی از کهکشان قرار گیرد که ابرنواخترهای فراوان یا نزدیک در آن رخ میدهند، احتمال دوام حیات در آن کاهش خواهد یافت.
فاصلهٔ امن برای حیات از یک ابرنواختر چقدر است؟
پژوهشگران تخمین میزنند:
- اگر ابرنواختر بیش از ۱۵۰ پارسک (۴۸۹ سال نوری) از زمین دور باشد
→ اثر قابل توجهی بر زندگی در زمین ندارد. - اما اگر نزدیکتر باشد:
→ پرتوهای کیهانی میتوانند زیستسپهر زمین را تحت فشار قرار دهند،
→ و تابش بلندمدت میانستارهای میتواند ۱۰ هزار تا ۱۰۰ هزار سال ادامه داشته باشد.
این بازهٔ زمانی در مقیاس تکاملی بسیار مهم است و میتواند مسیر تکامل موجودات زنده را تغییر دهد.
ابرنواخترهای دیگر نزدیک به زمین در گذشته
علاوه بر ابرنواختر ۱۰ میلیون سال پیش، شواهد دیگری نیز وجود دارد:
- ابرنواختر ۲.۶ میلیون سال پیش
- ابرنواختر ۶ تا ۸ میلیون سال پیش
این شواهد از طریق کشف ایزوتوپ آهن-۶۰ (⁶⁰Fe) در رسوبات زمین و حتی در سنگهای ماه شناسایی شده است. ⁶⁰Fe تنها در انفجارهای ابرنواختری تولید میشود، بنابراین وجود آن نشانهٔ قطعی ورود مادهٔ ستارهای به منظومهٔ شمسی است.
اهمیت چندرشتهای مطالعهٔ ابرنواخترهای باستانی
مطالعهٔ چنین رویدادهایی در مرز چندین حوزهٔ علمی قرار میگیرد:
- اخترفیزیک
- علوم سیارهای
- شیمی جو
- زمینشناسی
- اقلیمشناسی
- زیستشناسی تکاملی
- کیهانزمینشناسی (Cosmochemistry)
این رشتهها با همکاری یکدیگر میتوانند تصویر بزرگتری از تاریخ کیهان و تأثیر آن بر زمین را ارائه دهند.
افق آینده: دانشمندان چه چیزهای تازهای خواهند یافت؟
پرسشهای مهمی هنوز باقی ماندهاند:
- آیا رویدادهای ابرنواختری گذشته باعث تغییرات آبوهوایی شدهاند؟
- آیا جهشهای ژنتیکی خاصی را میتوان به افزایش تابش کیهانی نسبت داد؟
- آیا زندگی روی زمین دورههای بحران یا جهش تکاملی مرتبط با این رویدادها را تجربه کرده است؟
- آیا چنین رویدادهایی ممکن است در آینده نیز رخ دهند؟
- و مهمتر از همه: در جستوجوی حیات در سیارات دیگر باید چه معیارهایی را مدنظر قرار دهیم؟
دانش آینده شاید بتواند به این پرسشها پاسخ دهد، اما هر کشف تازه یک گام مهم در فهم بهتر جهان است.
در پایان، نویسندگان متن چنین میگویند:
«علم همیشه به ما میآموزد، و این دلیل آن است که ما همچنان به جستوجو ادامه میدهیم.»
و در جملهای الهامبخش:
«به جستوجوی دانش ادامه دهید و همیشه به آسمان نگاه کنید!»
