اعماق اقیانوس همواره مملو از رازها بوده است، اما دانشمندان هرگز انتظار نداشتند با چنین پدیده‌ای روبه‌رو شوند. پژوهشگرانی که نمونه‌های اعماق دریا را در اقیانوس آرام بررسی می‌کردند، متوجه افزایش غیرقابل توضیحی در میزان تشعشعات شدند؛ رویدادی که قدمت آن به بیش از ۱۰ میلیون سال پیش بازمی‌گردد.
در حالی که این یافته شبیه به داستانی علمی-تخیلی به نظر می‌رسد، اما این ناهنجاری کاملاً واقعی است. موضوع این کشف، افزایش غیرعادی بریلیوم-۱۰، یکی از ایزوتوپ‌های رادیواکتیو کمیاب است.
اکنون جامعه علمی در جست‌وجوی پاسخی برای این پدیده است و این پرسش مطرح شده که آیا این رویداد ناشی از تغییرات در جریان‌های اقیانوسی زمین بوده یا منشأ آن رویدادی عظیم در فضا است؟
این کشف، مدل‌های موجود در مورد نحوه تجمع ایزوتوپ‌ها در طول زمان را به چالش کشیده و سؤالات جدیدی را درباره تاریخچه زمین و میزان قرارگیری آن در معرض نیروهای کیهانی مطرح کرده است.
ماهیت بریلیوم-۱۰
بریلیوم-۱۰ یک ایزوتوپ رادیواکتیو است که در اثر برخورد پرتوهای کیهانی با اکسیژن و نیتروژن در جو زمین تشکیل می‌شود. پس از شکل‌گیری، این عنصر همراه با باران به سطح زمین می‌ریزد و در نهایت در بستر اقیانوس رسوب می‌کند.
از آنجا که نیمه‌عمر بریلیوم-۱۰ حدود ۱.۴ میلیون سال است، این ایزوتوپ به عنوان یک ساعت طبیعی عمل کرده و به دانشمندان امکان می‌دهد رویدادهای زمین‌شناسی باستانی را تاریخ‌گذاری کنند.
تحت شرایط عادی، میزان رسوب بریلیوم-۱۰ نسبتاً ثابت باقی می‌ماند. الگوی تجمع آن قابل پیش‌بینی است و پژوهشگران می‌توانند مقدار مورد انتظار آن را در نمونه‌های اعماق دریا در دوره‌های زمانی مختلف برآورد کنند.
اما حدود ۱۰ میلیون سال پیش، اتفاق غیرمعمولی رخ داده است. زمانی که پژوهشگران نمونه‌های مربوط به این دوره را بررسی کردند، دریافتند که سطح بریلیوم-۱۰ تقریباً دو برابر میزان مورد انتظار است. این افزایش غیرمنتظره نشان می‌دهد که زمین در معرض رویدادی قرار گرفته که به‌طور چشمگیری میزان این ایزوتوپ را تغییر داده است.
یک ناهنجاری غیرمنتظره
این مطالعه که در ژورنال Nature Communications منتشر شده، حاصل کار تیمی بین‌المللی از دانشمندان است که نمونه‌هایی از بستر اقیانوس آرام را مورد بررسی قرار دادند. این نمونه‌ها از اعماق چند کیلومتری زیر سطح آب جمع‌آوری شده و حاوی لایه‌هایی از آهن و منگنز هستند که به عنوان رسوبات فرومنگنزی شناخته می‌شوند.
با استفاده از طیف‌سنجی جرمی شتاب‌دهنده (Accelerator Mass Spectrometry)، که یک روش فوق‌العاده حساس است، پژوهشگران موفق به شناسایی این افزایش غیرمنتظره در میزان بریلیوم-۱۰ شدند. این افزایش در چندین نمونه از نقاط مختلف مشاهده شد که امکان خطای اندازه‌گیری یا آلودگی موضعی را رد می‌کند.
دکتر دومینیک کول (Dominik Koll) از مؤسسه Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf آلمان، از شگفتی تیم تحقیقاتی نسبت به این یافته گفت:
“ما با یک ناهنجاری کشف‌نشده قبلی مواجه شده‌ایم.”
اکنون پرسش اصلی این است که آیا این ناهنجاری ناشی از تغییرات زمینی بوده یا منشأ آن در خارج از زمین است؟
بررسی افزایش تشعشعات در اقیانوس
یکی از توضیحات احتمالی این است که تغییرات در گردش اقیانوسی باعث تغییر در توزیع بریلیوم-۱۰ در اقیانوس آرام شده باشد. حدود ۱۰ تا ۱۲ میلیون سال پیش، ممکن است جریان‌های اقیانوسی نزدیک قطب جنوب دستخوش تغییرات شدیدی شده و نحوه پراکندگی ایزوتوپ‌ها را در سراسر زمین تغییر داده باشند.
دکتر کول در این باره توضیح داد:
“این تغییر می‌توانست باعث شود که بریلیوم-۱۰ برای مدتی به‌طور نامتعادل توزیع شود و در اقیانوس آرام بیش از سایر مناطق تجمع یابد.”
اگر این نظریه درست باشد، پژوهش‌های بیشتر می‌توانند شواهد مشابهی از تغییرات در توزیع ایزوتوپ‌ها در سایر مناطق جهان پیدا کنند. اما اگر این ناهنجاری در سراسر جهان وجود داشته باشد، این نشان می‌دهد که دلیل آن چیزی بسیار عظیم‌تر بوده—یک رویداد کیهانی.
تأثیر تشعشعات فضایی بر این ناهنجاری
نظریه جایگزین این است که یک رویداد اخترفیزیکی باعث افزایش غیرمنتظره بریلیوم-۱۰ شده است. اگر زمین در معرض انفجار ناگهانی تشعشعات کیهانی قرار گرفته باشد، این می‌تواند دلیل این افزایش ناگهانی باشد.
یکی از احتمالات این است که یک ابرنواختر نزدیک، زمین را با پرتوهای کیهانی بمباران کرده باشد و منجر به افزایش این ایزوتوپ شده باشد. ابرنواخترها از قدرتمندترین انفجارهای کیهانی هستند و مقادیر عظیمی از تشعشعات را در فواصل بسیار دور منتشر می‌کنند.
احتمال دیگر این است که زمین برای مدتی حفاظ مغناطیسی خود، یعنی هلیوسفر را از دست داده باشد. هلیوسفر یک سپر مغناطیسی است که توسط خورشید ایجاد می‌شود و از زمین در برابر تشعشعات میان‌ستاره‌ای محافظت می‌کند.
اگر زمین از میان ابر چگالی از مواد میان‌ستاره‌ای عبور کرده باشد، ممکن است هلیوسفر ضعیف شده و اجازه داده باشد که پرتوهای کیهانی بیشتری به جو زمین برسند و میزان بریلیوم-۱۰ را افزایش دهند.
اگر این نظریه درست باشد، باید شواهدی از افزایش بریلیوم-۱۰ در سراسر جهان پیدا شود، نه فقط در اقیانوس آرام. این یافته، می‌تواند مدرکی قوی باشد که زمین ۱۰ میلیون سال پیش در معرض یک رویداد کیهانی عظیم قرار گرفته است.
جست‌وجوی شواهد بیشتر
برای حل این معما، پژوهشگران قصد دارند تحقیقات خود را گسترش داده و نمونه‌هایی از سایر نقاط جهان را بررسی کنند. اگر آن‌ها در سایر مناطق نیز افزایش مشابهی در میزان بریلیوم-۱۰ بیابند، این نشان خواهد داد که زمین در آن دوره در معرض تشعشعات شدیدی قرار گرفته است.
دکتر کول در این زمینه گفت:
“تنها اندازه‌گیری‌های جدید می‌توانند مشخص کنند که آیا این ناهنجاری بریلیوم به تغییرات جریان‌های اقیانوسی مرتبط است یا منشأ کیهانی دارد.”
این کشف همچنین می‌تواند به درک بهتر تأثیر تشعشعات کیهانی بر زمین در مقیاس‌های زمانی طولانی کمک کند. اگر رویدادهای کیهانی اثرات قابل‌اندازه‌گیری در رکوردهای ایزوتوپی باقی بگذارند، می‌توانند به شناخت تعامل زمین با کیهان کمک کنند.
اهمیت این کشف
علاوه بر تعیین علت این ناهنجاری، پژوهشگران به یک امکان دیگر نیز اشاره دارند:
اگر این رویداد در سراسر جهان تأیید شود، می‌تواند به عنوان نقطه مرجعی برای تاریخ‌گذاری سایر سوابق زمین‌شناسی مورد استفاده قرار گیرد.
دکتر کول اظهار داشت:
“برای دوره‌هایی که میلیون‌ها سال را در بر می‌گیرند، هنوز چنین شاخص‌های زمانی کیهانی وجود ندارد. اما این ناهنجاری بریلیوم می‌تواند چنین نقطه‌ای باشد.”
جمع‌بندی
این کشف غیرمنتظره نشان می‌دهد که هنوز بسیاری از اسرار گذشته زمین و تعامل آن با کیهان ناشناخته باقی مانده‌اند.
پژوهش‌های آینده تعیین خواهند کرد که آیا این ناهنجاری یک پدیده محلی است یا رویدادی جهانی با منشأ کیهانی.
