O nosso Sistema Solar está atualmente a atravessar a Nuvem Interestelar Local, uma região de gás e poeira altamente diluídos entre as estrelas. Ao longo do seu percurso, a Terra acumula continuamente ferro-60, um raro isótopo radioativo de ferro produzido em explosões estelares. Esta descoberta foi agora confirmada por uma equipa de investigação internacional liderada pelo HZDR (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf), através da análise de gelo antártico com dezenas de milhares de anos. A partir do fluxo constante, mas variável no tempo, os investigadores concluíram que o isótopo radioativo tem estado armazenado na nuvem desde uma explosão estelar ocorrida há muito tempo. Os resultados foram publicados na revista Physical Review Letters.

O ferro-60 forma-se no interior de estrelas massivas e é ejetado para o espaço quando estas explodem. Os registos geológicos mostram que o nosso Sistema Solar foi atingido duas vezes por ferro-60 proveniente de supernovas há milhões de anos. No entanto, em tempos mais recentes, não houve explosões estelares nas proximidades - e, portanto, nenhum fornecimento direto de ferro-60. Quando os cientistas, há alguns anos, descobriram ferro-60 na neve à superfície da Antártida, neve esta com menos de vinte anos, surgiu a questão da sua origem.

"A nossa ideia é que a Nuvem Interestelar Local contém ferro-60 e pode armazená-lo durante longos períodos. À medida que o Sistema Solar se move através da nuvem, a Terra poderia recolher este material. No entanto, não conseguimos provar isto na altura", explica o Dr. Dominik Koll, do IIM (Institute of Ion Beam Physics and Materials Research) do HZDR.

Nos últimos anos, a equipa liderada por Koll e pelo professor Anton Wallner analisou amostras adicionais, incluindo sedimentos do fundo do mar com até 30.000 anos. Também se encontrou ferro-60 nessas amostras, mas continuavam a existir teorias concorrentes. As novas amostras de gelo da Antártida datam de há 40.000 a 80.000 anos. A sua análise deixa agora claro: a Nuvem Interestelar Local é a fonte provável. "Isto significa que as nuvens que rodeiam o Sistema Solar estão ligadas a uma explosão estelar. E, pela primeira vez, isto dá-nos a oportunidade de investigar a origem destas nuvens", afirma Koll.

A Nuvem Interestelar Local armazena ferro-60 proveniente de explosões estelares

O nosso Sistema Solar entrou na Nuvem Interestelar Local há várias dezenas de milhares de anos e irá sair dela novamente dentro de alguns milhares de anos. Atualmente, estamos localizados perto da sua orla.

Para o seu estudo, os investigadores analisaram um núcleo de gelo do período em torno da entrada suspeita na nuvem. O AWI (Alfred Wegener Institute Helmholtz Centre for Polar and Marine Research) forneceu uma amostra do EPICA (European Project for Ice Coring in Antarctica). A comparação do teor de ferro-60 com amostras anteriores de águas profundas e de neve revelou que, há 40.000 a 80.000 anos atrás, chegou à Terra menos ferro-60 do que hoje e em épocas mais recentes. "Isto sugere que anteriormente estávamos num meio com menor teor de ferro-60, ou que a própria nuvem apresenta fortes variações de densidade", explica Koll.

O sinal do ferro-60 varia, assim, ao longo de apenas algumas dezenas de milhares de anos - um ritmo notavelmente veloz em escalas cósmicas de tempo. Com esta constatação, os investigadores conseguiram descartar explicações alternativas para a origem do fluxo de ferro-60, tais como o enfraquecimento gradual de explosões estelares com milhões de anos.

Em busca de vestígios no gelo antártico

Para as medições, a equipa transportou cerca de 300 kg de gelo do AWI, em Bremerhaven, para Dresden (cidades na Alemanha), onde foi processado quimicamente – um procedimento demorado que, no final, deixou apenas algumas centenas de miligramas de poeira. Passo a passo, isolaram o ferro-60, tomando muito cuidado para evitar perdas em todas as etapas.

No laboratório DREAMS (DREsden Accelerator Mass Spectrometry) do HZDR, verificaram, assim, a amostra após a preparação química utilizando dois outros radioisótopos: o berílio-10 e o alumínio-26. As concentrações esperadas destes isótopos no gelo são bem conhecidas. Qualquer perda de ferro-60 teria sido também acompanhada por uma redução nas suas quantidades. A equipa conseguiu excluir essa possibilidade.

Encontrando uma agulha num palheiro

Para a medição final, a equipa utilizou a HIAF (Heavy Ion Accelerator Facility) da Universidade Nacional Australiana - atualmente a única instalação no mundo capaz de detetar quantidades tão minúsculas de ferro-60. Recorrendo a filtros elétricos e magnéticos, separaram os átomos indesejados de acordo com a sua massa, até que restassem apenas alguns átomos de ferro-60 dos 10 biliões iniciais.

"É como procurar uma agulha em 50.000 estádios de futebol cheios até ao teto de feno. A máquina encontra a agulha numa hora", explica Annabel Rolofs, da Universidade de Bona.

"Através de muitos anos de colaboração com colegas internacionais, desenvolvemos um método extremamente sensível que agora nos permite detetar, nos arquivos geológicos atuais, a assinatura clara de explosões cósmicas que ocorreram há milhões de anos", resume Wallner.

A equipa já está a planear novas medições. O objetivo é analisar um núcleo de gelo ainda mais antigo, datado de antes de o Sistema Solar ter entrado na Nuvem Interestelar Local. O AWI é um parceiro fundamental no projeto BEOI (Beyond EPICA - Oldest Ice), que visa recuperar núcleos de gelo com essa idade.

// HZDR (comunicado de imprensa)
// AWI (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Physical Review Letters)

Quer saber mais?

Nuvem Interestelar Local:
Wikipedia

Ferro-60:
Wikipedia

Explosões estelares:
NASA
Wikipedia

AWI (Alfred Wegener Institute Helmholtz Centre for Polar and Marine Research):
Página principal
Wikipedia

HIAF (Heavy Ion Accelerator Facility):
Universidade Nacional Australiana

BEOI (Beyond EPICA - Oldest Ice):
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Wikipedia