अंटार्कटिक की बर्फ में फंसी तारामंडल की धूल सौर मंडल के अतीत के हजारों वर्षों को प्रकट करती है।
Stardust trapped in Antarctic ice reveals tens of thousands of years of Solar System’s past
We can study the cosmos by tracing debris from exploding stars right here on Earth.
हम पृथ्वी पर ही विस्फोटित तारों से मलबा का पता लगाकर ब्रह्मांड का अध्ययन कर सकते हैं।
When you think of outer space, you’re likely picturing stars, planets and moons. But much of space is filled with clouds of gas, plasma and stardust – known as interstellar clouds.
जब आप बाहरी अंतरिक्ष के बारे में सोचते हैं, तो आप संभवतः सितारों, ग्रहों और चंद्रमाओं की कल्पना कर रहे होते हैं। लेकिन अंतरिक्ष का एक बड़ा हिस्सा गैस, प्लाज्मा और धूल के कणों के बादलों से भरा है – जिन्हें अंतरतारकीय बादल (interstellar clouds) के रूप में जाना जाता है।
In the local parts of our galaxy alone there’s a complex of roughly 15 individual interstellar clouds. The Solar System is currently traversing one of them, aptly named the Local Interstellar Cloud. The origin and history of these clouds are believed to be tightly connected to the birth and death of stars. But we can see their imprints right here on Earth, in a place you might not expect – Antarctic ice.
केवल हमारे आकाशगंगा के स्थानीय हिस्सों में ही लगभग 15 व्यक्तिगत अंतरतारकीय बादलों का एक समूह है। सौर मंडल वर्तमान में उनमें से एक से गुजर रहा है, जिसे उपयुक्त रूप से स्थानीय अंतरतारकीय बादल (Local Interstellar Cloud) कहा जाता है। इन बादलों की उत्पत्ति और इतिहास को सितारों के जन्म और मृत्यु से मजबूती से जुड़ा हुआ माना जाता है। लेकिन हम उनकी छाप पृथ्वी पर, एक ऐसी जगह पर देख सकते हैं जिसकी आप शायद उम्मीद नहीं करते – अंटार्कटिक की बर्फ।
My colleagues and I have been studying stardust trapped in old Antarctic snow and ice to trace the history of our solar neighbourhood, including the Solar System itself.
मेरे सहकर्मी और मैंने हमारे सौर मंडल सहित हमारे सौर पड़ोस के इतिहास को ट्रेस करने के लिए पुराने अंटार्कटिक बर्फ और बर्फ में फंसे धूल के कणों का अध्ययन किया है।
In a new study published in Physical Review Letters, we found a subtle clue that reveals our Solar System’s movement through the local interstellar environment over the past 80,000 years.
भौतिक समीक्षा पत्रों (Physical Review Letters) में प्रकाशित एक नए अध्ययन में, हमें एक सूक्ष्म सुराग मिला है जो पिछले 80,000 वर्षों में हमारे सौर मंडल की स्थानीय अंतरतारकीय वातावरण के माध्यम से गति को प्रकट करता है।
Looking down to see the sky
आसमान को देखने के लिए नीचे देखना
Astronomy usually looks outward. Telescopes collect light from distant stars and galaxies, allowing us to observe events across vast stretches of space and time. From these observations, we infer how stars live and die, how elements are formed, and how the universe evolves.
खगोल विज्ञान आमतौर पर बाहर की ओर देखता है। दूरबीनों से दूर के सितारों और आकाशगंगाओं से प्रकाश एकत्र किया जाता है, जिससे हमें अंतरिक्ष और समय के विशाल विस्तार में घटनाओं का अवलोकन करने की अनुमति मिलती है। इन अवलोकनों से, हम यह अनुमान लगाते हैं कि तारे कैसे जीवित रहते हैं और मरते हैं, तत्व कैसे बनते हैं, और ब्रह्मांड कैसे विकसित होता है।
Our approach turns that idea on its head.
हम इस विचार को उलट देते हैं।
Instead of observing the light coming to us, we study the debris of exploding stars right here on Earth. As cosmic furnaces, stars forge many elements in their cores, from carbon and oxygen to calcium and iron. This includes rare isotopes (variants of chemical elements) such as iron-60.
हमें आने वाली रोशनी का अवलोकन करने के बजाय, हम पृथ्वी पर ही विस्फोटित तारों के मलबे का अध्ययन करते हैं। ब्रह्मांडीय भट्ठियों के रूप में, तारे अपने केंद्रों में कई तत्वों को ढालते हैं, कार्बन और ऑक्सीजन से लेकर कैल्शियम और लोहे तक। इसमें दुर्लभ समस्थानिक (रासायनिक तत्वों के रूपांतर) जैसे लोहा-60 शामिल है।
When massive stars explode into supernovae at the end of their life, these elements are ejected into space and become interstellar dust.
जब विशाल तारे अपने जीवन के अंत में सुपरनोवा में विस्फोट करते हैं, तो ये तत्व अंतरिक्ष में बाहर निकल जाते हैं और अंतरतारकीय धूल बन जाते हैं।
Tiny grains of this dust then drift through the galaxy and occasionally find their way to Earth’s surface. Radioactive iron-60, a fingerprint of stellar explosions, is embedded within these grains. By searching for these atoms in geological archives on Earth, we can probe astrophysical events like supernovae long after their light has faded.
इस धूल के छोटे कण फिर आकाशगंगा में तैरते हैं और कभी-कभी पृथ्वी की सतह तक पहुँच जाते हैं। रेडियोधर्मी लोहा-60, जो तारकीय विस्फोटों का एक फिंगरप्रिंट है, इन कणों के भीतर समाया हुआ है। पृथ्वी पर भूवैज्ञानिक अभिलेखागार में इन परमाणुओं की खोज करके, हम सुपरनोवा जैसी खगोलीय घटनाओं की जांच उनके प्रकाश के फीका पड़ने के बहुत बाद भी कर सकते हैं।
This is why Antarctica is so valuable. Its snow accumulates slowly and remains largely undisturbed, forming a layered record that stretches back tens of thousands of years. Each layer captures a snapshot of the material that was present in our cosmic neighbourhood at the time.
यही कारण है कि अंटार्कटिका इतना मूल्यवान है। इसकी बर्फ धीरे-धीरे जमा होती है और काफी हद तक अछूती रहती है, एक परतदार रिकॉर्ड बनाती है जो कई हजार वर्षों तक फैला हुआ है। प्रत्येक परत उस सामग्री का एक स्नैपशॉट कैद करती है जो उस समय हमारे ब्रह्मांडीय पड़ोस में मौजूद थी।
Finding stardust in Antarctic ice
अंटार्कटिक की बर्फ में तारामंडल का कण खोजना
When we studied 500kg of recent snow in Antarctica, we unexpectedly found this rare radioactive isotope. Where did it come from? There was no recent near-Earth supernova.
जब हमने अंटार्कटिका में हाल की बर्फ के 500 किलोग्राम का अध्ययन किया, तो हमें यह दुर्लभ रेडियोधर्मी आइसोटोप अप्रत्याशित रूप से मिला। यह कहाँ से आया? कोई हालिया निकट-पृथ्वी सुपरनोवा नहीं था।
But our solar neighbourhood is filled with 15 clouds, with the Solar System currently traversing at least one of them. Is the stardust waiting in the clouds to be picked up by Earth? If yes, then the amount of stardust Earth collects should be related to their structure: the denser the clouds, the more iron-60 they contain. This was our educated guess in 2019.
लेकिन हमारा सौर मंडल 15 बादलों से भरा है, जिसमें सौर मंडल वर्तमान में उनमें से कम से कम एक से गुजर रहा है। क्या तारामंडल का कण पृथ्वी द्वारा उठाया जाने की प्रतीक्षा कर रहा है बादलों में? यदि हाँ, तो पृथ्वी द्वारा एकत्र किए गए तारामंडल के कणों की मात्रा उनकी संरचना से संबंधित होनी चाहिए: बादल जितने घने होते हैं, उनमें उतने ही अधिक लोहा-60 होता है। यह हमारा 2019 में किया गया शिक्षित अनुमान था।
Soon, other explanations were brought forward. Millions of years ago Earth received large showers of iron-60 from massive supernovae. Is the iron-60 in Antarctic snow the last remnant or an echo of this signal? A rain that became a drizzle?
जल्द ही, अन्य स्पष्टीकरण सामने आए। लाखों साल पहले पृथ्वी ने विशाल सुपरनोवाओं से लोह-60 की बड़ी बौछारें प्राप्त की थीं। क्या अंटार्कटिक की बर्फ में लोह-60 इस संकेत का अंतिम अवशेष या प्रतिध्वनि है? एक बारिश जो हल्की बूंदाबांदी बन गई?
To find out, we analysed a 300kg section of Antarctic ice, dating from 40,000 to 80,000 years ago. The process is painstaking. The ice needs to be melted and chemically treated to isolate tiny amounts of iron, including the iron-60 from the stardust.
यह पता लगाने के लिए, हमने अंटार्कटिक की बर्फ के 300 किलोग्राम के एक हिस्से का विश्लेषण किया, जो 40,000 से 80,000 साल पहले का है। यह प्रक्रिया श्रमसाध्य है। तारामंडल के कणों से लोह-60 सहित लोहे की छोटी मात्रा को अलग करने के लिए बर्फ को पिघलाना और रासायनिक रूप से उपचारित करना आवश्यक है।
Then, using the sensitive atom counting technique of accelerator mass spectrometry at the Heavy-Ion Accelerator Facility at Australian National University, we counted individual atoms of iron-60.
फिर, ऑस्ट्रेलियाई राष्ट्रीय विश्वविद्यालय में भारी-आयन त्वरक सुविधा में त्वरक द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री की संवेदनशील परमाणु गणना तकनीक का उपयोग करके, हमने लोह-60 के व्यक्तिगत परमाणुओं को गिना।
The expectation was straightforward: based on previous measurements from surface snow of Antarctica and several thousand-year-old ocean sediments, we anticipated a certain steady level of iron-60 deposition.
अपेक्षा सीधी थी: अंटार्कटिका की सतह की बर्फ और कई हजार साल पुरानी महासागरीय तलछट से पिछले मापों के आधार पर, हमने लोह-60 जमाव के एक निश्चित स्थिर स्तर की आशंका की थी।
Instead, we found less. Not zero, but noticeably lower than expected.
इसके बजाय, हमें कम मिला। शून्य नहीं, बल्कि अपेक्षा से उल्लेखनीय रूप से कम।
This result suggests that less interstellar dust was reaching Earth during that period. This is a remarkable change on a comparatively short astrophysical timescale and does not fit the long timescales of the iron-60 deposits that landed here millions of years ago. Instead, we needed to look for a smaller, more local source for the isotope.
यह परिणाम बताता है कि उस अवधि के दौरान पृथ्वी तक कम अंतरतारकीय धूल पहुँच रही थी। यह एक अपेक्षाकृत छोटे खगोलीय समय पैमाने पर एक उल्लेखनीय परिवर्तन है और यह लाखों साल पहले यहाँ गिरे लोह-60 जमावों के लंबे समय के पैमाने के अनुकूल नहीं है। इसके बजाय, हमें आइसोटोप के लिए एक छोटे, अधिक स्थानीय स्रोत की तलाश करनी थी।
A fitting story
एक उपयुक्त कहानी
Naturally, astronomers are also quite interested in the clouds around the Solar System. Last year, a study reconstructing the history of the clouds arrived at the conclusion that they most likely originated in a stellar explosion. Furthermore, they found the Solar System has been traversing the Local Interstellar Cloud from sometime between 40,000 and 124,000 years ago.
स्वाभाविक रूप से, खगोलशास्त्री सौर मंडल के आसपास के बादलों में भी काफी रुचि रखते हैं। पिछले वर्ष, बादलों के इतिहास का पुनर्निर्माण करने वाले एक अध्ययन ने यह निष्कर्ष निकाला कि वे सबसे अधिक संभावना एक तारकीय विस्फोट से उत्पन्न हुए थे। इसके अलावा, उन्होंने पाया कि सौर मंडल लगभग 40,000 और 124,000 साल पहले स्थानीय अंतरतारकीय बादल से गुजर रहा है।
If that’s correct, we would expect that the amount of iron-60 collected on Earth should have changed sometime in the same time period – between 40,000 and 124,000 years ago.
यदि यह सही है, तो हम उम्मीद करेंगे कि पृथ्वी पर एकत्र हुए लोह-60 की मात्रा उसी समय अवधि – 40,000 और 124,000 साल पहले – में बदल गई होगी।
This is exactly what our results showed in Antarctica.
यह ठीक वही है जो हमारे परिणामों ने अंटार्कटिका में दिखाया।
The story doesn’t fit perfectly, though. If these clouds did originate directly from an exploding star, we would expect way more iron-60 than we actually see in Antarctic ice.
हालांकि, कहानी पूरी तरह से मेल नहीं खाती है। यदि ये बादल सीधे एक विस्फोटित तारे से उत्पन्न हुए होते, तो हम अंटार्कटिक बर्फ में देखी गई लोह-60 की तुलना में कहीं अधिक लोह-60 की अपेक्षा करते।
Nevertheless, these clouds are imprinted in Earth’s geological record. If we look deeper and analyse even older ice, we might soon unravel the mystery of these local interstellar clouds, revealing their full history and uncertain origins.
फिर भी, ये बादल पृथ्वी के भूवैज्ञानिक रिकॉर्ड में अंकित हैं। यदि हम और गहराई में देखें और पुरानी बर्फ का विश्लेषण करें, तो हम जल्द ही इन स्थानीय अंतरतारकीय बादलों के रहस्य को उजागर कर सकते हैं, उनके पूरे इतिहास और अनिश्चित उत्पत्ति को प्रकट कर सकते हैं।
Dominik Koll receives funding from the Australian Institute of Nuclear Science and Engineering (AINSE) .
डोमिनिक Koll को ऑस्ट्रेलियाई परमाणु विज्ञान और इंजीनियरिंग संस्थान (AINSE) से धन प्राप्त होता है।
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