Uzaydan Gelen Gizemli Element: Demir-60’ın Kökeni Nedir?
Dünya’nın ve Güneş Sistemi’nin geri kalanının şekillenmesine yardımcı olan eski süpernovalara ilişkin ipuçları sunan az sayıda izotop vardır. Bunlar arasında astronomların ve gezegen bilimcilerin en sık başvurduğu demir-60’tır, peki onu bu kadar faydalı kılan nedir?
Dünya’yı oluşturan elementlerin çoğu, süpernova ya da kilonova gibi feci patlamalarda oluşmuştur. Sadece bu gerçeğe dayanarak, Güneş oluşmadan önce galaksi bölgemizde bir yerlerde bu tür patlamalardan en az birinin ve muhtemelen birkaçının meydana geldiğini biliyoruz.
Bu patlamalar elementleri Güneş Sistemi’nin yoğunlaştığı gaz bulutunun içine dağıttı. Bu bulutun büyük çoğunluğu hidrojen ve helyum olmasına rağmen, çeşitli süreçler bu iki elementin Dünya’da nadir bulunmasına, diğerlerinin ise yoğunlaşmasına yol açmıştır.
Demirin kökenleri
Bu ilk elementler, kararlı ve radyoaktif izotopların bir karışımından oluşuyordu. Örneğin demir söz konusu olduğunda, Dünya’ya büyük miktarda demir-56 (yani 26 proton ve 30 nötrona sahip atomlar) miras kalmıştır. Çok daha az miktarda demir-54 ve 57 (yine 26 protonlu, yoksa demir değil 28 ve 31 nötronlu olurdu) ve çok az miktarda demir-58 de mevcuttu. Bunların hiçbiri radyoaktif değildir, dolayısıyla meteorlardan gelen bazı teslimatları saymazsak, Dünya’da bugün de her zaman olduğu kadar demir vardır.
Bununla birlikte, içinden çıktığımız bulutu besleyen süpernovalar, hepsi radyoaktif olan bir miktar demir-55, 59 ve 60 da yaratmış olabilir. Ancak bu izotoplar çok farklı bir yol izlemiştir.
Demir-59’un yarı ömrü 44.6 gündür. Bu atomların oluştuğu patlamadan bir yıl sonra, yüzde 1’den daha azı hayatta kalmıştır. Eğer patlayan yıldızdan Güneş’in gezegenimsi diskine kadar olan yolculukta hayatta kalabilmişlerse, gerçek bir gezegen oluşana kadar yok olmuşlardır. Demir-55’in yarı ömrü 2,7 yıldır, ancak bu Dünya’nın oluşumundan önce, hatta o zamandan beri meydana gelen yakın patlamalardan geriye tespit edilebilir miktarların kalması için hala çok kısadır.
Demir-60 neden özeldir?
Ancak demir-60 farklı bir konudur. Yarılanma ömrü 2,6 milyon yıldır – kalıcı bir miras yaratacak kadar uzun, ancak sonsuza kadar süren izotoplardan ayırt edebileceğimiz kadar kısa. Demir-60’ın varlığını yok olduktan sonra bile tespit edebiliyoruz. Beta bozunumu demir-60’ı kobalt-60’a dönüştürür, bu da nispeten daha hızlı bir şekilde nikel-60’a dönüşür. Demir-60’ın erken Güneş Sistemi’ndeki dağılımı nikel-60’ın bolluğuna bakılarak araştırılmıştır.
Bu arada, okyanus tortuları son birkaç on milyon yıl içinde demir-60’ta birkaç artış olduğunu ortaya koymaktadır. Dünya’nın bu izotopu üretme yolu (en azından insanlar nükleer reaktörler inşa edene kadar) ya da yoğunlaştırma süreci yoktur. Bunun yerine, bu artışlar gezegen dışı bir şeyin Dünya’ya demir-60 atomları yağdırmış olması gerektiğini göstermektedir. Aynı süreç üzerimize bol miktarda diğer izotopları da püskürtmüş olabilir.
Bununla birlikte, Dünya’nın oluşumuyla ilişkili demirde olduğu gibi, önemli ölçüde daha kısa yarı ömürlü izotoplar çoktan yok olmuştur. Kararlı olanlar gezegende zaten o kadar bol ki uzaydan gelen küçük bir fazlalık fark edilmiyor.
Hatta bu demir-60 sivri uçlarının dünya dışı doğasını Ay’da eşleşenlerini bularak doğruladık.
Bununla birlikte, demir-60 artışlarının 3,4-1,7 milyon ve 8 milyon yıl önce meydana geldiğine dair genel bir fikrimiz olsa da, kaynağı belirlemek daha zordur. Süpernovaların en yaygın demir-60 kaynağı olduğu düşünülmektedir, ancak kilonovalar da bol miktarda üretebilir. En son demir-60 artışının zaman uzunluğu, bazı gökbilimciler tarafından zirveleri üst üste binecek kadar birbirine yakın zamanda meydana gelen iki süpernovaya, diğerleri tarafından ise bir kilonovaya bağlanmıştır. Aradaki farkı söylemek kolay değil.
Pek olası olmasa da üçüncü bir seçenek daha var. Asimptotik dev dal (AGB) olarak adlandırılan yıldızlar, bir zamanlar yalnızca patlayan yıldızlara özgü olduğu düşünülen daha ağır elementlerin çoğunu üretebilir. Sadece çok fazla demir-60 üretmekle kalmazlar, aynı zamanda alüminyum-26 ile birlikte uzaya da saçarlar.
Bildiğimiz kadarıyla AGB yıldızları bu elementleri süpernovalar kadar geniş bir alana yaymazlar. Bununla birlikte, bir AGB yıldızıyla yakın bir karşılaşma, bollukta bir artışa neden olabilir, ancak yakın zamanda böyle bir yakın karşılaşma olasılığının düşük olduğu düşünülmektedir.
Bir başka soru da tüm bu demir-60’ın önemli olup olmadığıdır. Radyoaktif olmasına rağmen, demir-60 o kadar yavaş bozunur ki tespit edilen hacimlerde oldukça güvenlidir. Bununla birlikte, gözlemlenen ani artışlar gezegenin soğuma dönemlerine denk gelmektedir. Demir-60’ın kendisi bundan sorumlu olmayacaktır, ancak yine de çok spekülatif olsa da, aynı patlamadan gelen kozmik ışınların küresel iklimi etkileyen artan bulut örtüsünü tetiklemiş olması mümkündür.
Kaynak: https://www.iflscience.com
Dünyanın En Büyük Demir Cevheri Yatakları 1 Milyar Yıl Önce Süper Kıta Parçalanmasında Oluştu.