For at identificere de ekstremt sjældne plutonium-atomer brugte forskerne en topmoderne teknik kaldet accelerator-massespektrometri (AMS). Analysen blev udført på VEGA-faciliteten hos den australske organisation for nuklear videnskab og teknologi (ANSTO). Med denne metode kan man tælle individuelle, ekstremt sjældne atomer i en prøve – i dette tilfælde kun nogle få hundrede plutonium-244-atomer i et helt kilo havbundsmateriale .

Det manglende curium afslører en ældgammel katastrofe

For at datere den kosmiske begivenhed ledte forskerne efter et andet radioaktivt grundstof, curium-247, som dannes i de samme ekstreme astrofysiske processer (den såkaldte r-proces). Resultatet var opsigtsvækkende i sin enkelhed: De fandt intet curium-247 fra rummet .

Her kommer afgørende viden om halveringstider i spil. Curium-247 har en halveringstid på blot 15,6 millioner år, mens plutonium-244 har en halveringstid på 80,6 millioner år. Det betyder, at curium forsvinder meget hurtigere. For at alt det oprindelige curium-247 skulle kunne være nået at henfalde, må der være gået mindst 10 halveringstider. Manglen på curium-247 fortæller os derfor, at den katastrofale begivenhed, der skabte grundstofferne, må have fundet sted for omkring 100-150 millioner år siden. Det ændrer markant på tidligere teorier, der placerede en sådan begivenhed for mindre end 10 millioner år siden .

Kosmisk støvregn: Jorden befinder sig stadig i skyen

Måske det mest fascinerende fund var, hvordan plutonium-244 var fordelt i skorpen. Det var ikke koncentreret i et enkelt lag, hvilket ville indikere en enkelt, afgrænset puls af radioaktivt nedfald for millioner af år siden. I stedet var atomerne jævnt fordelt i alle lag .

Dette mønster er afgørende. Det indikerer, at selvom selve eksplosionen skete for over 100 millioner år siden, er det udslyngede materiale spredt ud over et enormt område af galaksen. Vores solsystem, og dermed Jorden, bevæger sig stadig gennem denne gigantiske, diffuse sky af radioaktivt stjernestøv. Det regner kontinuerligt ned på os den dag i dag – en konstant, næsten umærkelig påmindelse om universets dynamiske historie .

En neutronstjernefusion og ikke "bare" en supernova

Hvilken type begivenhed kan skabe nok af disse tunge grundstoffer til at efterlade et så vedvarende spor? Almindelige kernesupernovaer, altså det spektakulære dødsøjeblik for massive stjerner, kan producere nogle tunge grundstoffer via r-processen. Men de observerede mængder af plutonium og det vedvarende "regn"-mønster passer ikke med modellerne for standard supernovaer. De er simpelthen ikke nok .

Forskerne peger i stedet på en endnu mere sjælden og energirig begivenhed som den mest sandsynlige kilde: en fusion mellem to neutronstjerner (en såkaldt kilonova) eller en særlig ekstrem type supernova. Sådanne begivenheder er de sande "guldsmede" og "platinarbejdere" i kosmos. De smelter sammen atomkerner og skaber de allertungeste grundstoffer, som derefter spredes ud i galaksen. Ifølge professor Anton Wallner, en af studiets hovedforfattere, tyder resultaterne på, at plutoniet stammer fra "meget sjældne kosmiske eksplosioner, som dem der ville forekomme ved fusionen af to neutronstjerner eller i ekstremt energirige supernovaer" .

Fra havets dyb til galaksens drama

Opdagelsen er et smukt eksempel på, hvordan tværfaglig forskning kan forbinde det allermindste med det enormt store. Ved at løfte en sten fra Stillehavets dyb og tælle enkelte atomer i den, har forskerne formået at tidfæste en kosmisk katastrofe, identificere dens natur og bevise, at vi stadig lever midt i efterdønningerne af den. Det er et nyt kapitel i forståelsen af, hvordan universets tungeste grundstoffer – inklusive dem, der findes på Jorden i dag – er blevet skabt.

For at identificere de ekstremt sjældne plutonium-atomer brugte forskerne en topmoderne teknik kaldet accelerator-massespektrometri (AMS). Analysen blev udført på VEGA-faciliteten hos den australske organisation for nuklear videnskab og teknologi (ANSTO). Med denne metode kan man tælle individuelle, ekstremt sjældne atomer i en prøve – i dette tilfælde kun nogle få hundrede plutonium-244-atomer i et helt kilo havbundsmateriale .

Det manglende curium afslører en ældgammel katastrofe

For at datere den kosmiske begivenhed ledte forskerne efter et andet radioaktivt grundstof, curium-247, som dannes i de samme ekstreme astrofysiske processer (den såkaldte r-proces). Resultatet var opsigtsvækkende i sin enkelhed: De fandt intet curium-247 fra rummet .

Her kommer afgørende viden om halveringstider i spil. Curium-247 har en halveringstid på blot 15,6 millioner år, mens plutonium-244 har en halveringstid på 80,6 millioner år. Det betyder, at curium forsvinder meget hurtigere. For at alt det oprindelige curium-247 skulle kunne være nået at henfalde, må der være gået mindst 10 halveringstider. Manglen på curium-247 fortæller os derfor, at den katastrofale begivenhed, der skabte grundstofferne, må have fundet sted for omkring 100-150 millioner år siden. Det ændrer markant på tidligere teorier, der placerede en sådan begivenhed for mindre end 10 millioner år siden .

Kosmisk støvregn: Jorden befinder sig stadig i skyen

Måske det mest fascinerende fund var, hvordan plutonium-244 var fordelt i skorpen. Det var ikke koncentreret i et enkelt lag, hvilket ville indikere en enkelt, afgrænset puls af radioaktivt nedfald for millioner af år siden. I stedet var atomerne jævnt fordelt i alle lag .

Dette mønster er afgørende. Det indikerer, at selvom selve eksplosionen skete for over 100 millioner år siden, er det udslyngede materiale spredt ud over et enormt område af galaksen. Vores solsystem, og dermed Jorden, bevæger sig stadig gennem denne gigantiske, diffuse sky af radioaktivt stjernestøv. Det regner kontinuerligt ned på os den dag i dag – en konstant, næsten umærkelig påmindelse om universets dynamiske historie .

En neutronstjernefusion og ikke "bare" en supernova

Hvilken type begivenhed kan skabe nok af disse tunge grundstoffer til at efterlade et så vedvarende spor? Almindelige kernesupernovaer, altså det spektakulære dødsøjeblik for massive stjerner, kan producere nogle tunge grundstoffer via r-processen. Men de observerede mængder af plutonium og det vedvarende "regn"-mønster passer ikke med modellerne for standard supernovaer. De er simpelthen ikke nok .

Forskerne peger i stedet på en endnu mere sjælden og energirig begivenhed som den mest sandsynlige kilde: en fusion mellem to neutronstjerner (en såkaldt kilonova) eller en særlig ekstrem type supernova. Sådanne begivenheder er de sande "guldsmede" og "platinarbejdere" i kosmos. De smelter sammen atomkerner og skaber de allertungeste grundstoffer, som derefter spredes ud i galaksen. Ifølge professor Anton Wallner, en af studiets hovedforfattere, tyder resultaterne på, at plutoniet stammer fra "meget sjældne kosmiske eksplosioner, som dem der ville forekomme ved fusionen af to neutronstjerner eller i ekstremt energirige supernovaer" .

Fra havets dyb til galaksens drama

Opdagelsen er et smukt eksempel på, hvordan tværfaglig forskning kan forbinde det allermindste med det enormt store. Ved at løfte en sten fra Stillehavets dyb og tælle enkelte atomer i den, har forskerne formået at tidfæste en kosmisk katastrofe, identificere dens natur og bevise, at vi stadig lever midt i efterdønningerne af den. Det er et nyt kapitel i forståelsen af, hvordan universets tungeste grundstoffer – inklusive dem, der findes på Jorden i dag – er blevet skabt.