Uma pequena quantidade de átomos radioactivos de plutónio, escondida nos sedimentos do fundo do oceano, pode apontar para um cataclismo cósmico ocorrido há mais de 100 milhões de anos.
Além disso, essa poeira estelar parece continuar a cair sobre o nosso planeta ainda hoje - restos persistentes de um acontecimento antigo que poderá ter sido a colisão de duas estrelas de neutrões.
Estas colisões desencadeiam explosões intensamente luminosas, conhecidas por kilonovas, capazes de criar alguns dos elementos mais pesados e valiosos do Universo.
Não é a primeira vez que os cientistas recorrem a uma kilonova para justificar assinaturas elementares invulgares detectadas no fundo do mar.
Ainda assim, os novos resultados, liderados pelo físico Dominik Koll, do Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, na Alemanha, podem ajudar a determinar melhor quando ocorreu o evento e, com isso, esclarecer as alterações nos “mares” galácticos por onde a nossa nave planetária tem navegado ao longo de eras.
"Os nossos resultados sugerem que o plutónio teve origem em explosões cósmicas muito raras, como as que ocorreriam durante a fusão de duas estrelas de neutrões ou em supernovas extremamente energéticas", afirma o físico Anton Wallner, do Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf.
"Desde então, dispersou-se por todo o meio interestelar."
Plutónio-244 e kilonovas: o sinal raro guardado no fundo do mar
O plutónio está entre os elementos naturais mais pesados do Universo e, no caso deste estudo, o isótopo relevante - plutónio-244 - acredita-se que só se forme em acontecimentos cósmicos raros, capazes de inundar núcleos atómicos com neutrões.
No chamado processo de captura rápida de neutrões, ou processo r, os núcleos atómicos absorvem neutrões a grande velocidade, aumentando de massa e originando alguns dos elementos mais pesados do Universo. Um dos cenários mais fortes para este tipo de produção é precisamente a kilonova, a explosão que resulta do embate entre duas estrelas de neutrões.
Por isso, qualquer plutónio-244 que exista naturalmente na Terra hoje é interpretado como tendo uma origem cósmica.
Aqui, porém, há um detalhe decisivo: o plutónio-244 tem uma meia-vida de apenas cerca de 81 milhões de anos. Assim, qualquer plutónio primordial incorporado na Terra durante a formação do Sistema Solar já deveria ter desaparecido por decaimento radioactivo há muito tempo.
Um local onde estes vestígios podem ficar preservados é a crosta ferromanganesífera, encontrada em certas zonas do fundo oceânico. Este material cresce lentamente, milímetro a milímetro, acumulando-se ao longo de milhões de anos e guardando, camada a camada, um registo do ambiente existente em cada época.
Na prática, funciona como um arquivo do material particulado que foi assentando no fundo do mar - um registo que os cientistas usam para inferir como era o ambiente espacial em torno do nosso planeta.
Cúrio-247 como “relógio” para datar o processo r
Em trabalhos anteriores, astrónomos interpretaram a presença de plutónio-244 numa secção de crosta ferromanganesífera como sinal de uma explosão de processo r ocorrida há cerca de 3,5 milhões de anos.
Essa cronologia foi estimada a partir de suposições sobre a distância provável da explosão e sobre o tempo que os ejecta demorariam a alcançar a Terra, tendo por base a quantidade de plutónio medida na crosta.
Koll e os seus colaboradores optaram por outra estratégia.
Em vez de deduzirem o momento do evento a partir da abundância de plutónio-244, procuraram indícios de um outro isótopo radioactivo que deveria ser produzido juntamente com o plutónio em explosões de processo r: o cúrio-247, cuja meia-vida é de 16 milhões de anos.
Para isso, analisaram uma secção de crosta ferromanganesífera dragada a 4,830 metros (15,850 pés) de profundidade no Oceano Pacífico, em 1976. A equipa fez um levantamento em busca de plutónio-244, cúrio-247 e de um radioisótopo de ferro, o ferro-60, que também tem origem cosmógena.
O ferro-60 tem uma meia-vida de apenas 2,6 milhões de anos. A sua presença em amostras anteriores foi interpretada como evidência de detritos de eventos de supernova mais recentes - em particular, duas supernovas que se estima terem ocorrido há cerca de 2,5 e 7 milhões de anos, respectivamente.
"O ferro-60 é uma impressão digital clara de supernovas convencionais, por isso procurámos simultaneamente ferro-60 e plutónio-244 e comparámos os vestígios", explica Koll.
Se o plutónio-244 tivesse sido produzido num acontecimento relativamente recente, então ainda deveriam existir, na crosta, sinais do cúrio-247.
No entanto, não foi encontrada evidência convincente desse isótopo.
Isto indica que o plutónio-244 não foi gerado pelas mesmas supernovas que produziram o ferro-60.
Em alternativa, o plutónio parece provir de um evento de processo r muito mais antigo, cujos detritos já se dispersaram há muito pelo espaço interestelar. O cúrio-247 criado no mesmo episódio teria decaído entretanto, enquanto parte do plutónio-244 permanece detectável por se desintegrar muito mais lentamente.
"A ausência do radioisótopo de cúrio cúrio-247, que também foi produzido na explosão, diz-nos que aconteceu há muito tempo", afirma o físico Michael Hotchkis, da Australian Nuclear Science and Technology Organisation.
"Mas não há mais de cerca de 1 mil milhões de anos - caso contrário, o plutónio-244 também seria indetectável."
O que estes isótopos sugerem sobre a Via Láctea e a história da Terra
Embora não seja possível determinar com certeza que tipo de explosão originou o plutónio-244, os investigadores consideram mais provável que tenha sido um raro evento antigo de processo r - com a kilonova entre os principais candidatos - e que tenha ocorrido há mais de 100 milhões de anos.
E a Terra estará, agora, a atravessar os detritos deixados por esse acontecimento.
É provável que, no momento em que detonou, a explosão não tenha ocorrido muito perto do nosso planeta.
Ainda assim, sinais como estes dão aos cientistas uma forma de reconstruir o histórico de explosões na Via Láctea e a viagem do Sistema Solar através do cosmos.
Também pode contribuir para compreendermos um pouco melhor a própria história da Terra - de onde vieram os seus metais pesados e que papel poderão ter tido explosões antigas na evolução do planeta.
"Este evento afectou a vida na Terra?", pergunta Hotchkis.
"Essa é uma questão em aberto, a investigar em investigação futura."
Os resultados foram publicados na Nature Astronomy.
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