O ferro-60 na Antártida revela a Nuvem Interestelar Local atravessada pelo Sistema Solar

O Sistema Solar não segue o seu caminho por um vazio absoluto. Neste momento, está a atravessar a Nuvem Interestelar Local, uma zona de gás e poeira muito rarefeitos com cerca de 30 anos-luz de largura, situada entre as estrelas.

Essa nuvem é composta por matéria real. Vestígios desse material têm-se acumulado no gelo da Antártida ao longo de dezenas de milhares de anos - e um novo estudo acaba de os identificar.

Ferro de estrelas em explosão

Os átomos em causa pertencem a uma variedade de poeira estelar radioactiva conhecida como ferro-60, formada no interior de estrelas muito massivas e projectada para o espaço quando essas estrelas rebentam como supernovas.

O ferro-60 desintegra-se com uma meia-vida de 2,6 milhões de anos, o que implica que nenhum ferro-60 gerado na formação da Terra deveria ainda existir. Assim, quaisquer átomos detectados hoje têm de ter chegado numa fase relativamente recente, à escala do tempo cósmico.

Registos geológicos já tinham mostrado dois episódios de “impacto” de supernovas há milhões de anos, registados em crostas do fundo do mar e em sedimentos oceânicos num estudo anterior.

No entanto, não há indicação de que alguma estrela próxima tenha explodido nos últimos poucos centenas de milhares de anos. Por isso, quando surgiu ferro-60 “fresco” na neve superficial antárctica com menos de 20 anos, faltava a explicação mais óbvia: a fonte.

Um Sistema Solar em viagem

O nosso Sistema Solar entrou na nuvem há dezenas de milhares de anos e deverá sair dentro de alguns milhares. Neste momento, encontramo-nos perto do limite da Nuvem Interestelar Local.

O Dr. Dominik Koll, físico no Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), na Alemanha, suspeitou que a própria nuvem seria o reservatório em falta. O raciocínio era directo.

Se a nuvem tiver retido ferro-60 proveniente de uma explosão estelar antiga, então a Terra iria “apanhar” parte desse material durante a travessia. O difícil era demonstrá-lo de forma convincente.

Ler um arquivo congelado

Para estabelecer a ligação, era necessário gelo do tipo certo. A neve à superfície apenas permite concluir que a poeira está a chegar agora - mas não se ela tem vindo a chegar ao longo de dezenas de milhares de anos.

Para testar se a nuvem tem vindo a depositar ferro-60 durante todo o período, a equipa precisava de material datado da altura em que o Sistema Solar estava a entrar nas regiões exteriores dessa nuvem.

O Alfred Wegener Institute forneceu um testemunho de gelo do projecto europeu EPICA, com idades entre 40 000 e 80 000 anos.

Se o ferro-60 fosse uma “oferta” constante da nuvem, deveria estar presente no testemunho. E estava - embora mais ténue do que em gelo mais recente. Essa diferença é informativa.

“This suggests that we were previously in a medium with lower iron-60 content, or that the cloud itself exhibits strong density variations,” disse Koll.

Um sinal que varia

Até aqui, a explicação mais simples para o ferro-60 na neve recente era uma entrada lenta e contínua, remanescente das supernovas de há milhões de anos. A nova medição praticamente fecha essa hipótese.

A taxa de entrada altera-se ao longo de dezenas de milhares de anos - um instante, em termos cósmicos. Essa rapidez é incompatível com algo tão gradual como uma explosão com vários milhões de anos continuar a “chover” material sobre a Terra.

Passar do gelo bruto a um resultado mensurável exigiu um ano de trabalho meticuloso. Cerca de 300 kg de gelo foram transportados de Bremerhaven para Dresden, onde foram derretidos, filtrados e processados quimicamente até restarem apenas algumas centenas de miligramas de poeira.

Para garantir que nada se perdia ao longo dessas etapas, a equipa comparou a amostra com berílio-10 e alumínio-26, dois outros traçadores radioactivos cujas concentrações esperadas no gelo estão bem estabelecidas.

Os valores bateram certo. Assim, a contagem de ferro-60 teria de ser real - e não um artefacto causado por química “fugas” no processo.

Átomos num palheiro

Para a medição final, a poeira seguiu para a Heavy Ion Accelerator Facility, na Australian National University - actualmente a única máquina no mundo com sensibilidade suficiente para esta tarefa.

Filtros eléctricos e magnéticos separaram os átomos pela massa até restarem apenas uns poucos átomos de ferro-60 em dez biliões.

“It’s like searching for a needle in 50,000 football stadiums filled to the roof with hay. The machine finds the needle in an hour,” disse Annabel Rolofs, da University of Bonn.

Estudar a nossa vizinhança cósmica

O resultado aproxima algo que é local de algo que é antigo.

O gás e a poeira que nos rodeiam parecem transportar a impressão digital química de uma estrela que explodiu muito antes de a nossa espécie existir.

Para os astrónomos, a implicação é concreta: a Nuvem Interestelar Local não é um sopro homogéneo e sem características, mas um “guardião” de informação, com a sua densidade gravada no gelo antárctico ao longo dos últimos 80 000 anos.

A partir daqui, a estrutura da nuvem pode ser testada de modo mais directo, usando o gelo da Antártida como registo físico.

Os investigadores podem cruzar observações astronómicas dos limites da nuvem com o registo do gelo sobre quando o Sistema Solar os atravessou.

À procura de gelo mais antigo

A equipa já está a procurar camadas ainda mais profundas. Através do projecto Beyond EPICA – Oldest Ice, o Alfred Wegener Institute está a ajudar a recuperar gelo com idade superior.

O objectivo é encontrar a linha de base em falta - gelo anterior à entrada do Sistema Solar na nuvem.

“This means that the clouds surrounding the Solar System are linked to a stellar explosion. And for the first time, this gives us the opportunity to investigate the origin of these clouds,” disse Koll.