מסע עתיק יומין
כדור הארץ במסע…
בעוד כוכב הלכת שלנו מקיף את השמש מדי שנה - מיליארד קילומטרים - כל מערכת השמש שלנו נסחפת דרך גלקסיית שביל החלב ועושה סיבוב אחד בכל פעם. 225-250 מיליון שנים (זה אומר שהדינוזאורים חיו למעשה בצד השני של הגלקסיה!) האנושות הייתה על כדור הארץ במשך חלק קטן מהמסע הזה, אבל חלקים ממה שפספסנו מתועדים. זה נכתב לתוך הסלע והחיים של הפלנטה שלנו על ידי פיצוצים של כוכבים גוססים - סופרנובה. מסתבר שסופרנובות כותבות בדיו רדיואקטיבי בשם Iron-60.
ערפילית הסרטנים היא שרידים של סופרנובה שהתרחשה לפני כאלף שנים והייתה גלויה על פני כדור הארץ מתועדת על ידי אסטרונומים קדומים - C. NASA/ESA/האבל
כשהשמש עוברת דרך הגלקסיה, כך גם מאות מיליארדי כוכבים אחרים המרכיבים את שביל החלב; כולם מתערבלים ומסתחררים בכיוונים משתנים. אם יכולת לנסוע בזמן לעבר רחוק, היית מסתכל למעלה ורואה שמיים לא מוכרים - כוכבים שונים, קבוצות כוכבים שונות, ולפעמים זוהר של סופרנובה מבריקה. כוכבים מתפוצצים בשביל החלב בערך פעם אחת חמישים שנים. בהתחשב בגודל העצום של הגלקסיה בקוטר של כ-150,000 שנות אור, הסיכוי שאחד מאותם כוכבים יתפוצץ בחצר האחורית שלנו הוא נמוך. אבל בעוד שסופרנובה מתרחשת בגלקסיה פעמיים במאה, אלה שנמצאות בקרבת כדור הארץ, תוך 400 שנות אור, אכן קורות פעם אחת בכל כמה מיליוני שנים . ולאורך המסע האפי של 4.5 מיליארד שנה של כדור הארץ, נראה שהיו לנו מפגשים קרובים עם סופרנובה מספר פעמים. למעשה, נראה שאנו נוסעים דרך ענן הנשורת של הסופרנובותעכשיו.
מיקום השמש בתוך שביל החלב
חור בגלקסיה
הסופרנובה מעצבת את הנוף הגלקטי שכדור הארץ ומערכת השמש עוברים דרכם. אנו בדרך כלל חושבים על החלל בין הכוכבים כעל חלל - ואקום ריק. אבל יש גז ואבק מפוזרים להפליא שנסחפים בין כוכבים הנקראים המדיום הבין-כוכבי (ISM). במקום שבו יש באטמוספירה של כדור הארץ אלפי טריליונים של חלקיקים לסנטימטר מעוקב, ה-ISM יכול להיות בצפיפות נמוכה כמו כמה עשרות חלקיקים למטר מעוקב. למרות היותנו כה מפוזרים, אנו יכולים למדוד שינויים ב-ISM על ידי השוואת אור מכוכבים דומים. אם אנחנו יודעים ששני כוכבים דומים מספיק כדי שהם צריכים לחלוק את אותה בהירות, אבל אחד נראה עמום יותר מהאחר, אנחנו יכולים להסיק שהוא נראה דרך יותר אבק וגז במדיום שסופג חלק מהאור מהכוכב - תהליך נקרא 'הכחדת אבק'. על ידי התבוננות בכוכבים מקומיים, אנו רואים עליות חדות בהכחדת אבק באזור המקיף את מערכת השמש שלנו ומפינו את הגבולות של בועה או חלל עצום בצפיפות נמוכה(יותר) ב-ISM המכונה 'הבועה המקומית'. החלל הזה נחצב על ידי גלי ההלם החזקים של הסופרנובה העתיקה - ואנחנו בתוכו.
תיאור של בועה מקומית שבה השמש שלנו היא מיקום ומבני בועה סמוכים ג. נאס'א
במרחק של 400 שנות אור מכדור הארץ נמצאת קבוצת כוכבים הנקראתאיגוד סקורפיוס-קנטאורוס OB(Sco-Cen). אסוציאציות הן קבוצות של כוכבים שנוצרו יחד בעננים ערפיליים יולי כוכבים של אבק וגז. הכוכבים הגדולים בהתאחדות הם כוכבי מחלקה O ו-B - מסיבית פי כמה מהשמש שלנו וקצרה מאוד חיים בסדר גודל של כמה מיליוני שנים לפני שהתפוצצה כסופרנובה. (לשם השוואה, השמש שלנו כבר בת 4.6 מיליארד שנים.) בתוך Sco-Cen שוכן כוכב הענק האדום המפורסם Antares הממוקם בקבוצת הכוכבים עקרב הנראית בשמי ליל הקיץ. בשנת 1997, סוכנות החלל האירופית פרסמה את אחד הקטלוגים המקיפים הראשונים של מיקומי כוכבים ותנועה דרך הגלקסיה ביחס לכדור הארץ באמצעות היפארקוס לוויין . עם הנתונים האלה, נוכל ממש להחזיר את המסע שלנו לאחור כדי לקבוע שמערכת השמש שלנו קרובה יותר Sco-Cen 5-7 מיליון שנים לִפנֵי. במהלך אותה תקופה, ככל הנראה כמה סופרנובות בסקו-Cen יצרו את הבועה המקומית בצפיפות נמוכה שעוטפת אותנו כעת לאורך 400 שנות אור מהשמש. בועות כאלה יכולות להחזיק מעמד עשרות מיליוני שנים לפני שהם מתמלאים מחדש על ידי ערבוב וחביצה של ה-ISM. מערכת השמש שלנו נמצאת בבועה המקומית עצמה כבר כמה מיליוני שנים.
דברי הימים של ברזל
מעבר לחורים שפוצצו משביל החלב, הסופרנובה גם השאירה סימנים על העולם שלנו. הסיפור הזה לא כתוב בשמים, אלא על קרקעית האוקיינוס. לפני מיליוני שנים, חיידקים עתיקים על קרקעית האוקיינוס יצרו גבישים מגנטיים שבהם הם משתמשים כדי ליישר קו עם השדה המגנטי של כדור הארץ. תארו לעצמכם חיידקים מרכיבים מצפנים זעירים באמצעות חלקיקי ברזל כדי למצוא את דרכם. במעמקי האוקיינוס, 'החיידקים המגנטוקטיים' הללו החלו לפגוש את ברזל-60, איזוטופ רדיואקטיבי של ברזל שאנו יודעים שהוא נוצר רק על ידי כוכב מתפוצץ. ה שרידים מאובנים מבין החיידקים הללו, המכילים ברזל-60, ניתן למצוא בשקיעה באוקיינוס מלפני 1.7 עד 3.3 מיליון שנים. הגילוי שלהם סימן את האינדיקטור הביולוגי הראשון למגע של כדור הארץ עם פסולת סופרנובה בעבר העתיק. סביר להניח שכדור הארץ היה אבק בחומר זה כאשר הוא עבר דרך שרידי סופרנובה שמקורה באגודת Sco-Cen.
ד'ר אנטון וולנר, פיזיקאי גרעיני ב בית הספר למחקר של האוניברסיטה הלאומית של אוסטרליה לפיזיקה והנדסה , הובילה מחקר על מרבצי כדור הארץ של ברזל-60 אשר הוא מציין נמצאים 'פי מיליון מיליארד פחות בשפע מהברזל שקיים באופן טבעי על פני כדור הארץ'. ובכל זאת, מרבצי ברזל-60 נמצאו בכל רחבי העולם. מנוקד בכל הבועה המקומית שנחצבה מה-ISM, ישנם כמה אזורים צפופים יותר או עננים שנחשבים מורכבים מחומר שנותר מהסופרנובות עצמן המכילות ברזל-60. לברזל-60 זמן מחצית חיים של 2.6 מיליון שנים מתכלה במלואו ב-15 מיליון, כך שכל עקבות של האיזוטופ היו צריכים להיווצר ולהוצב על פני כדור הארץ בתקופה זו שחוותה את הזמן שבו כדור הארץ היה בתוך הבועה המקומית. סביר להניח שכדור הארץ עבר דרך ענני הפסולת הללו בעבר והוביל לגשם של ברזל-60 על הפלנטה שלנו ואל האוקיינוסים. אבל בעוד שפסולת סופרנובה עתיקה נופלת לכדור הארץ, לא כולה נפלה בימי קדם. למעשה, שלגים באנטארקטיקה חשפו את Iron-60 שנחת על כדור הארץ ב-20 השנים האחרונות. פסולת סופרנובה נופלת על כדור הארץעכשיוכלומר, ייתכן שאנו חולפים כעת על פני אחד מאותם ענני פסולת שזרעו ברחבי הבועה המקומית... הנקרא הענן המקומי.
מעבר השמש דרך הענן המקומי השוכן בתוך הבועה המקומית ג. נאס'א
עננים קוסמיים ומגני כוכבים
המחקר האחרון של וולנר מנסה להעריך כמה זמן עבר כדור הארץ דרך הענן המקומי - ככל הנראה בסדר גודל של כמה אלפי שנים. מבט לאחור מיליוני שנים פירושו חפירה בקרקעית האוקיינוס עד לעומק משקעים של 400-700 ס'מ (קחו בחשבון שזה מתחת ל-4.2 ק'מ של מים) שם העתיקות נמצאו מרבצי ברזל-60 . אבל במבט לאחור עשרות אלפי שנים פירושו רק 13 ס'מ העליונים. כאן וולנר מדווח על '... זיהוי מתמשך של השפעת הברזל-60 הבין-כוכבית על כדור הארץ במהלך 33,000 השנים האחרונות.' במילים אחרות, לפחות במשך הזמן הזה, נראה שאנחנו עוברים דרך קרביים כוכבים עתיקים. מקור הפסולת לא לגמרי ברור אבל אולי מקורו גם מאותה אגודת Sco-Cen. 33 אלפי שנים נראים כמו זמן רב לעוף דרך שרידי שמש מתה, אבל אם כל המסע של כדור הארץ דרך הגלקסיה היה דחוס לנסיעה של 10 שעות בכביש, היינו נוסעים דרך חלקת ה'ערפל' הזו ברבע של שנייה.
רק חלק קטן של פסולת ב-ISM מגיע למערכת השמש הפנימית, בסדר גודל של 3-6%. השאר מוסט על ידי הגרסה שלנו לשמשה קוסמית, ההליוספירה, כדור קטן (יחסית) של אנרגיה הממוקמת רק למערכת השמש שלנו שנוצרה על ידי השמש. ב אוגוסט 2012, וויאג'ר 1, העצם הכי רחוק מעשה ידי אדם ביקום, עזב את ההליוספירה לחלוטין ונכנס לחלל הבין-כוכבי. ההליוספירה פועלת כמגן טבעי סביב המערכת שלנו ומגינה עלינו מפני פסולת כוכבים וקרניים קוסמיות באנרגיה גבוהה שעלולות להזיק לחיים. למעשה, התיאוריה היא שקרבה לסופרנובה מהעבר עשויה לגרום לאירועי הכחדה המונית על כדור הארץ. הבנת המיקום שלנו ביחס לענני גז/אבק מהכוכבים חשובה מכיוון שמגע איתם משנה את צורתה וקוטר ההליוספירה מה שעשוי לאפשר לאחוז גדול יותר של פסולת ואנרגיה קוסמית להיכנס למערכת השמש הפנימית.
וויאג'ר 1 ו-2 ביחס להליוספירה c.NASA
כדור הארץ במסע, ואנחנו חלק מהמסע הזה. אולי לא היינו בסביבה במשך כל הנסיעה, אבל יש לנו חיים על הפלנטה ועל כדור הארץ עצמו כדי לספר לנו היכן הוא היה. שמי הלילה אולי נראים סטטיים מנקודת מבט אנושית, אבל הם דינמיים ומלאים בסיפורים. כשהסיפור שלנו מציף אותנו, אני אוהב להביט למעלה ולתהות איך היו נראים שמי הלילה לפני מיליארד שנים ולדעת שכדור הארץ עדיין יהיה שם מתחת לרגלי. מי עשוי לעמוד באותו מקום בעוד מיליארד שנים ואיזה שמים הם יראו?
קריאה נוספת:
שקיעת ברזל-60 במהלך הפלייסטוקן המאוחר וההולוקן הדים בעבר פעילות סופרנובה – ANU – Wallner et al
משקעי אוקיינוס חושפים את תעלומת הסופרנובות בקרבת מקום - ANU
סופרנובות הרעיפו פסולת רדיואקטיבית על כדור הארץ - ANU
מצפה הכוכבים של איזוטופ שעון נוקלאוסינתזה של ברזל-60 בקרניים קוסמיות גלקטיות
סופרנובה השאירה את חותמה בחיידקים עתיקים - הטבע
ברזל-60 בקרום מנגן בים עמוק – APS
עדויות לסופרנובות ליד כדור הארץ - נאס'א
מקור הבועה המקומית - כתבי עת אסטרופיזיים