Jorden og Solsystemet står ikke stille i universet. De beveger seg sakte, men konstant, i en stor bane rundt sentrum av Melkeveien. Hvor vi har vært på denne reisen, er ofte vanskelig å slå fast. Nå har forskere funnet nye spor som har ligget bevart i titusenvis av år, frosset fast i isen i Antarktis.
Et internasjonalt forskerteam ledet av kjerneastrofysiker Dominik Koll ved Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf i Tyskland har identifisert sjeldne jernisotoper i antarktiske iskjerner. Funnene peker mot at Jorden nylig, i kosmisk målestokk, har passert gjennom en interstellar sky fylt med støv fra supernovaer, altså rester etter eksploderte stjerner.
Den antarktiske iskappen har de siste tiårene blitt en av de mest verdifulle kildene til kunnskap om Jordens fortid. Den har bygget seg opp lag for lag av snø gjennom svært lang tid. I hvert lag blir små partikler fra atmosfæren fanget og frosset inn, noe som gjør isen til en slags tidskapsel. Ved å bore ut lange sylindre av is kan forskere følge endringer i atmosfæren og miljøet bakover i tid.
I 2019 analyserte Koll og kollegene hans nyfallen snø i Antarktis og fant spor av isotopen jern-60. Nå har de også påvist jern-60 i iskjerner som er datert til mellom 40.000 og 81.000 år gamle.
Jern-60 er spesielt fordi det i praksis bare dannes under ekstreme forhold som ikke finnes naturlig på Jorden, blant annet i supernovaeksplosjoner. Det er teoretisk mulig at noe jern-60 ble med da planeten ble dannet, men isotopen har en halveringstid på bare 2,6 millioner år. Det betyr at eventuelle rester fra Jordens dannelse for 4,5 milliarder år siden for lengst er borte.
Dermed tolker forskerne jern-60 som finnes over et visst bakgrunnsnivå, som materiale som må ha kommet utenfra. Det finnes ingen kjent naturlig prosess som kan produsere betydelige mengder jern-60 på Jorden i dag.
Jern-60 er tidligere påvist både i havsedimenter og i nyere snøfall, og dette har styrket mistanken om at Solsystemet har beveget seg gjennom, og kanskje fortsatt beveger seg gjennom, rester etter gamle supernovaer i vårt nærområde i galaksen.
Etter funnet i overflatesnø ønsket forskergruppen å undersøke hvor langt tilbake i tid signalet kunne spores. Med prøver fra European Project for Ice Coring in Antarctica gikk de gjennom 295 kilo antarktisk is på jakt etter de sjeldne atomene.
Forskerne smeltet isen, hentet ut restmaterialet og telte deretter hvor mange jern-60-atomer som kunne identifiseres. Resultatene viste en konsentrasjon som var høyere enn det som kan forklares av den lille bakgrunnsbidraget fra kosmisk stråling som treffer Jorden. Det tyder på at minst noe av jern-60 i isen må ha kommet fra interstellart rom.
Samtidig dukket et interessant mønster opp: Mengden jern-60 i is som er titusenvis av år gammel, var betydelig lavere enn konsentrasjonen som er målt i snø fra de siste tiårene.
Solsystemet beveger seg i dag gjennom et område kjent som Den lokale interstellare skyen, en region av gass, støv og plasma. Forskere mener skyen kan være påvirket av tidligere supernovaaktivitet, og at den derfor kan «dryssse» Jorden med en svært svak, men målbar tilførsel av jern-60.
Forskerteamet mener de antarktiske iskjerneprøvene kan fungere som en slags flylogg for Jordens ferd gjennom denne skyen. Dataene antyder at skyen ikke er jevnt fordelt, men består av områder med både høyere og lavere tetthet av støv som inneholder jern-60.
Ifølge resultatene kan Solsystemet ha vært inne i denne interstellare skyen i minst 80.000 år. I så fall skal det først ha passert gjennom en tynnere del, før det beveget seg inn i en tettere region som vi fortsatt kan befinne oss i.
Forskerne understreker at opprinnelsen til Den lokale interstellare skyen ikke er sikkert kjent, men at funnene passer med en forklaring knyttet til supernovaer. Materialet som nå kan måles i is på Jorden, gir en sjelden mulighet til å kartlegge strukturen i det lokale interstellare miljøet med konkrete prøver.
– Disse resultatene antyder at Den lokale interstellare skyen er et kosmisk arkiv for supernova-produsert jern-60, skriver forskerne.
– Den avtrykte tidsprofilen til jern-60 er bevis for et skiftende lokalt interstellart miljø de siste 80.000 årene.
