Esistono pochi isotopi che forniscono indizi sulle antiche supernovae che hanno plasmato la Terra e il Sistema Solare. Tra questi, il ferro-60 è quello a cui astronomi e scienziati planetari si rivolgono più frequentemente. Ma cosa rende questo isotopo così prezioso?
La maggior parte degli elementi che costituiscono la Terra si formano in esplosioni catastrofiche, come le supernovae e le kilonovae. È noto che almeno una, e probabilabilmente più di una, di queste esplosioni si è verificata nella nostra regione galattica prima della formazione del Sole. Queste esplosioni hanno disperso elementi nella nube di gas da cui si è formato il Sistema Solare. Anche se la maggior parte di questa nube era composta da idrogeno ed elio, vari processi hanno reso rari sulla Terra questi due elementi, concentrandone la maggior parte degli altri.
Le origini del ferro
Questi elementi iniziali comprendevano una miscela di isotopi stabili e radioattivi. Ad esempio, la Terra ha ereditato una grande quantità di ferro-56 (atomi con 26 protoni e 30 neutroni). Inoltre, erano presenti quantità molto più piccole di ferro-54 e 57, insieme a una minima quantità di ferro-58. Tutti questi isotopi non sono radioattivi, quindi la Terra possiede oggi la stessa quantità di ferro di allora, con alcune aggiunte provenienti dai meteoriti.
Tuttavia, le supernovae che hanno seminato la nube da cui siamo nati avrebbero anche generato ferro-55, 59 e 60, tutti radioattivi. Tra questi, il ferro-60 è particolarmente interessante. La sua emivita è di 2,6 milioni di anni, abbastanza lunga da lasciare un’impronta duratura, ma abbastanza breve da distinguerlo dagli isotopi stabili. Il decadimento beta trasforma il ferro-60 in cobalto-60, che a sua volta si trasforma rapidamente in nichel-60. La distribuzione del ferro-60 nel Sistema Solare primordiale è stata studiata attraverso l’abbondanza di nichel-60.
I sedimenti oceanici rivelano diversi picchi di ferro-60 negli ultimi decine di milioni di anni. La Terra non ha la capacità di produrre questo isotopo, quindi questi aumenti indicano che qualcosa proveniente dallo spazio ha introdotto atomi di ferro-60 nel nostro pianeta. La natura extraterrestre di questi picchi è stata confermata trovandone corrispondenti sulla Luna.
Le fonti del ferro-60
Le supernovae sono considerate la fonte principale di ferro-60, ma anche le kilonovae possono generarlo abbondantemente. Identificare la fonte di questi picchi di ferro-60 è complesso. Alcuni astronomi attribuiscono il picco più recente a due supernovae che si sono verificate in tempi ravvicinati, mentre altri lo collegano a una kilonova. Anche le stelle giganti ramificate asintotiche (AGB) potrebbero produrre ferro-60, sebbene in quantità minori rispetto alle supernovae.
La presenza di ferro-60 è stata associata a periodi di raffreddamento planetario, sebbene il suo decadimento lento lo renda relativamente sicuro nelle quantità rilevate. L’ipotesi che i raggi cosmici associati alle esplosioni possano aver influenzato il clima globale è ancora oggetto di speculazione.
