לראשונה התגלו בכדור הארץ עקבות של היסוד הכבד הרדיואקטיבי הטבעי פלוטוניום-244. העקבות של הפלוטוניום הרדיואקטיבי נמצאו במינרל ים עמוק באוקיינוס השקט, שמהווה ארכיון בן מיליוני שנים של חומר מכדור הארץ, אך גם של אבק קוסמי השוקע עליו. כך עולה ממחקר המתפרסם הערב (יום ה') בכתב העת היוקרתי Science.
המחקר, שבו השתתף פרופ' מיכאל פאול מן האוניברסיטה העברית, התבצע בשיתוף פעולה בינלאומי בהובלת פרופ' אנטון וולנר באוניברסיטה הלאומית האוסטרלית (קנברה) ובמרכז למדע מבוסס מאיץ במעבדת ANSTO שליד סידני (אוסטרליה).
במחקר נעשתה אנליזה בו-זמנית של עקבות זעירות של שני איזוטופים רדיואקטיביים. אחד מהם הוא ברזל-60, המסוגל להיווצר בכוכבים כבדים ומתפזר לחלל הבין-כוכבי בעת התפוצצות הכוכב כסופרנובה. על איתורו במינרל נכתב מאמר מדעי לפני כמה שנים. המאמר הקודם פורסם בכתב העת nature. עבורו, ובהתאמה עם מספר מדידות קודמות, התגלו שני שיאים ברורים המצביעים על שתי סופרנובות אפשריות שהתפוצצו ושרידיהן הגיעו לכדור הארץ לפני 2 מיליון ו-7 מיליון שנים.
לדברי החוקרים, היצירה של פלוטוניום בטבע יכולה להתרחש רק בתהליך יחיד ומהיר, הכרוך בלכידה מהירה של ניטרונים (תהליך מהיר או r-process) בעת מאורע אלים של התפוצצות כוכבים כגון מיזוג כוכבי ניטרונים וסופרנובות.
החוקרים אמרו עוד כי למדע לא היה ברור בוודאות עד לשנת 2017 היכן בדיוק מתרחש התהליך המהיר. אלא שאז הוא עלה לכותרות המדע כשנצפה לראשונה ב"לייב" אחרי מיזוג כוכבי הניטרונים, שבא לידי ביטוי בהופעת גל גרביטציה GW170817, לפני כארבע שנים.
למעשה, מיזוג של כוכבי ניטרונים הוא האתר המועדף כיום להיווצרות התהליך המהיר במודלים של בריאת היסודות. הגילוי הפוזוטיבי במחקר החדש של עקבות הפלוטוניום בו-זמנית עם ברזל-60, שיצירתו קשורה לסופרנובה, מכניס כעת עוקץ נוסף מכיוון שהוא מראה אפשרות של יצירה חדשה של יסודות בתהליך המהיר גם בסופרנובה - אך הריכוז הנמוך של הפלוטוניום-244 במינרל אישר לחוקרים כי רובם המכריע של יסודות מהתהליך המהיר בטבע אינו יכול לנבוע מסופרנובות בלבד, אלא ממיזוג כוכבי ניטרונים. ייתכן אפילו שהסיגנל הזעום של פלוטומיום-244 שנתאסף במינרל נובע ממיזוג כוכבי ניטרונים מתקופות עתיקות הרבה יותר.
"מרתקת בהקשר זה הנוכחות במערכת השמש וכדור הארץ של יסודות כבדים שכנים של פלוטוניום-244 בטבלה המחזורית, כמו אורניום ותוריום, שהם בעלי זמני חיים הרבה יותר ארוכים (מיליארדי שנים). יסודות אלו נוצרים גם הם רק בתהליך המהיר של לכידת ניטרונים. נוכחותם היחסית גבוהה של אלה מחייבת מסקנה שבסמוך בזמן (בטווח של מאות מיליוני שנים) להיווצרות של מערכת השמש שלנו ובקירבת מקום אליה אירע מאורע נדיר של מזוג כוכבי ניטרונים", סיכם פרופ' פאול.
