Det finns runt omkring oss. Varje dag i våra liv är vi i kontakt med det. Faktiskt, vi är gjorda av det:forntida stjärnstoft.

Alla atomer runt oss har bevittnat de mest våldsamma explosionerna i universum. Deras resor genom rymden är de längsta, tuffaste och mest ensamma resor man kan tänka sig.

Vätet i vattnet vi dricker är det lättaste av alla grundämnen, och det går tillbaka till Big Bang i början av universum. Tyngre element, som järnet i vårt blod och syret i luften vi andas, smiddes i stjärnor och kastades ut när de exploderade i slutet av sitt liv.

Damm från avlägsna stjärnexplosioner faller fortfarande på jorden i en mild, nästan omärkligt regn. I min forskning, Jag letar efter spår av detta stoft för att lära mig om hur exploderande stjärnor har påverkat jordens historia – och kanske upptäcka ledtrådar om ursprunget till universums tyngsta grundämnen.

Jagar atomer

I många år har jag och mina kollegor letat efter färskt stjärndamm (eller någon annan typ av interstellärt damm) över den gigantiska soptunnan som vi kallar hem:Jorden. Vi behöver damm som har fallit relativt nyligen (i kosmiska termer), för då har vi en chans att spåra tillbaka det till en händelse och en plats som en viss exploderande stjärna.

Specifikt, vi letar efter atomer av järn-60 (eller ⁶⁰Fe), en radioaktiv isotop av järn. Iron-60 är mycket sällsynt på jorden, eftersom den huvudsakligen produceras i massiva stjärnor och finns i mindre mängder i kosmiskt damm och meteoriter. Dock, den har en halveringstid på 2,6 miljoner år, vilket betyder att de atomer som kommer hit stannar kvar länge innan de förfaller.

Bara en liten mängd järn-60 regnar ner på jorden:varje kvadratcentimeter av planetens yta tar emot några atomer per år. Om du sträckte ut tungan i ett helt år, du kanske bara smakar en handfull atomer av järn-60.

För att hitta järn-60, vi behöver naturens hjälp:områden på jordens yta som i stort sett är ostörda och bildar ett "geologiskt arkiv" som koncentrerar och lagrar järn-60 över tiden.

Spår under havet

Järn-60 från stjärnorna upptäcktes först 2004, i lager av djuphavssten som kallas "ferromanganskorpa". Dessa hårda järnhaltiga lager utvecklas mycket långsamt:om en miljon år, skorpan kommer bara att växa med några millimeter.

Dessa geologiska valv behöll sin järn-60 tills prover tas och studeras med en ultrakänslig teknik som kallas acceleratormasspektrometri.

Järn-60 som hittades 2004 antydde att jorden hade upplevt ett inflöde av interstellärt damm från en exploderande stjärna (eller supernova) för cirka 2 miljoner år sedan. 2016, detta bekräftades av flera oberoende studier av havssediment, djuphavsskorpor och till och med stenar från månen.

På senare tid, spår av järn-60 som hittades i havsbotten avslöjade ett annat inflöde av interstellärt damm för cirka 7 miljoner år sedan.

Så vi vet att jorden påverkades av minst två närliggande stjärnexplosioner under de senaste flera miljoner åren. De insamlade uppgifterna indikerade vidare att några järn-60 fortfarande kan ha regnat på jorden under de senaste hundratusen åren.

Faller interstellärt damm fortfarande idag?

Sökandet efter interstellärt damm på senare tid är mer utmanande eftersom naturen inte hjälper oss mycket längre.

Först, det finns ingen koncentration av järn-60 möjlig under en tidsperiod på några år. Det betyder att vi måste ta ett prov över ett mycket större område för att hitta ett användbart antal järn-60 atomer.

Andra, sedan människor uppfann kärnvapen och annan kärnteknik, det finns många nya radioaktiva isotoper på jorden. Så det finns en liten chans att någon järn-60 du hittar idag kan ha skapats av människor snarare än exploderande stjärnor.

Det finns inte många ställen att leta efter nyligen interstellärt damm genom sin iron-60-signatur, men en av dem är i den rena snön på avlägsna Antarktis. Fortfarande, du måste samla flera hundra kilogram snö för ett tillräckligt stort prov för att tillförlitligt mäta om den innehåller interstellärt järn-60 eller inte.

Under 2019, vi analyserade 500 kilo antarktisk snö och hittade 10 atomer av järn-60. Snön vi samlade var inte mer än 20 år gammal, och handlade om den mängd som skulle falla på ett år över 6 kvadratmeter mark i Antarktis.

Iron-60 var av interstellärt ursprung och helt inom förväntningarna från tidigare mätningar, och vi uteslöt också mänsklig kärnkraft som källa. Detta var det första beviset på att det fortfarande finns interstellärt damm från supernovor som regnar ner över oss varje dag.

Vi kunde bekräfta detta resultat och utöka det under de senaste 35, 000 år genom att söka i havssediment. Att kombinera alla bevis, vi har nu ett register över interstellära dammtillströmningar, på en skala av år, tusentals år, och miljoner år.

Framtiden för forntida stjärnstoft

Vad händer härnäst i jakten på stjärndamm? Till att börja med, vi har fortfarande en lucka i uppgifterna på 100, 000-årsintervall som måste fyllas för att helt förstå ursprunget och sambandet av de observerade inflödena.

En annan fråga är att använda det vi vet om inflöden av järn-60 för att leta efter något mycket tyngre, plutonium-244. Detta är den långlivade radioaktiva isotopen av plutonium med en halveringstid på 81 miljoner år.

Ungefär hälften av grundämnena tyngre än järn, plutonium-244 skapas av en serie kärnreaktioner som kallas den astrofysiska r-processen. Dock, även om forskare förstår hur denna process fungerar, men vi vet inte var i universum dessa tunga grundämnen produceras.

Supernovor trodde att de medför rätt förutsättningar för att r-processen ska kunna inträffa, men det finns också bevis som tyder på att många av de tunga elementen istället kan produceras när neutronstjärnor kolliderar.

Ett sätt att belysa denna fråga är att leta efter plutonium-244 på samma ställen där vi har hittat järn-60, som vi vet kommer från supernovor.

I min Ph.D. forskning Jag kommer att gå tillbaka till rötterna i järn-60-jakt, ferromanganskorporna. Om vi ​​finner att plutonium-244 följer järn-60, det kan peka mot en fantastisk r-process. Jakten pågår.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.