Isotopi

Nel silenzio degli abissi oceanici, tracce di isotopi radioattivi raccontano una storia straordinaria: un antico evento stellare avrebbe lasciato la sua impronta sulla Terra milioni di anni fa. Un team internazionale di ricercatori, guidato dal Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf in collaborazione con istituti di Sydney e Canberra, ha individuato isotopi radioattivi estremamente rari all'interno di una crosta ferromanganesifera prelevata dal fondo dell'Oceano Pacifico. Queste formazioni minerali, che si depositano millimetro dopo millimetro nell'arco di milioni di anni, fungono da veri e propri archivi naturali e geologi dal momento che trattengono tracce di materiale proveniente dallo spazio, comprese minuscole quantità di elementi radioattivi giunti sulla Terra in epoche remote. Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature Astronomy, getta nuova luce sui processi che generano gli elementi più pesanti dell'universo. Tracce di isotopo radioattivo ferro-60 La firma del plutonio-244 Al centro della ricerca si trova il plutonio-244, un isotopo prodotto dal rapid neutron-capture process, un meccanismo nucleare estremamente violento in cui i nuclei atomici catturano un gran numero di neutroni in tempi brevissimi. Condizioni simili si verificano solo in eventi rarissimi, come la fusione di due stelle di neutroni o supernove particolarmente energetiche, fenomeni migliaia di volte più infrequenti delle supernove ordinarie. Gli scienziati hanno confrontato le tracce di plutonio-244 con quelle di ferro-60, isotopo considerato un indicatore inequivocabile delle supernove convenzionali. Mentre il ferro-60 mostra i segni di due esplosioni stellari relativamente vicine alla Terra avvenute alcuni milioni di anni fa, il plutonio-244 segue un andamento completamente diverso, suggerendo un'origine indipendente e più antica. Un evento risalente a oltre 100 milioni di anni fa La distribuzione uniforme del plutonio-244 indica che l'isotopo si è disperso gradualmente nel mezzo interstellare per un tempo molto lungo, segno che il suo arrivo non è legato alle supernove più recenti individuate tramite il ferro-60. Una conferma decisiva è arrivata dall'analisi del curio-247, un altro isotopo prodotto dal processo r di circa 15,6 milioni di anni. Nonostante l'elevatissima sensibilità delle misurazioni, i ricercatori non hanno trovato alcuna traccia di curio cosmico nel campione. Si tratta di un'assenza che permette di stabilire una "data di scadenza" naturale: l'ultimo evento di processo r avvenuto nelle vicinanze del Sistema Solare risale a più di 100 milioni di anni fa. Una sensibilità di misura senza precedenti Per ottenere questi risultati, il campione è stato suddiviso in strati sottilissimi, ciascuno contenente solo pochi atomi di plutonio, nascosti tra quantità enormi di altri atomi. Le misurazioni sono state condotte con tecniche di spettrometria di massa con accelerometro presso impianti specializzati in Australia e in Germania, raggiungendo una sensibilità sufficiente a individuare concentrazioni degli isotopi estremamente basse, un traguardo reso possibile solo recentemente. Impressione artistica della fusione di due stelle di neutroni in un sistema binario. Credits: University of Warwick/Mark Garlick Prospettive future I ricercatori ritengono che il plutonio rilevato derivi da eventi cosmici estremamente rari, come la fusione di stelle di neutroni o supernove ad altissima energia, e che si sia poi diffuso nel mezzo interstellare nel corso di milioni di anni. Sono state inoltre escluse altre ipotesi alternative, incluso un eventuale passaggio del Sistema Solare attraverso una nube interstellare densa. Nuove analisi su campioni lunari forniti dalla NASA, insieme al futuro impianto HAMSTER di Dresda, dovrebbero permettere di approfondire ulteriormente la storia di questi eventi cosmici e la formazione degli elementi più pesanti dell'universo. Fonte: https://www.nature.com/articles/s41550-026-02841-6

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