Fer 60

Fer 60

table

Général
Nom Fer 60
Symbole 60
26
Fe
34
Neutrons 34
Protons 26
Données physiques
Présence naturelle 0[1]
Demi-vie (2,62 ± 0,04) × 106 années
Produit de désintégration 60Co60Ni + β
Masse atomique 59,934070(4) u
Spin 0+
Excès d'énergie −61 413 ± 3 keV[1]
Énergie de liaison par nucléon 8 755,85 ± 0,06 keV[1]
Désintégration radioactive
Désintégration Produit Énergie (MeV)
β 60
27
Co
0,23718

Le fer 60, noté 60Fe, est l'isotope du fer dont le nombre de masse est égal à 60 : son noyau atomique compte 26 protons et 34 neutrons avec un spin 0+ pour une masse atomique de 59,934 07 g/mol. Il est caractérisé par un excès de masse de −61 413 keV et une énergie de liaison nucléaire par nucléon de 8 755,8 keV[1].

Structure en couches (hors échelle) d'une étoile supermassive au terme de son évolution, avant l'explosion en supernova.

C'est un radioisotope qui donne du nickel 60, stable, après deux désintégrations β successives via le cobalt 60 avec des périodes respectives de 2,6 millions et 5,27 années :

60
26
Fe
60
27
Co
+ e + νe ;
60
27
Co
60
28
Ni
+ e + νe.

Origine cosmogénique

Indice de la proximité d'une supernova

Le fer 60 se forme exclusivement lors de l'explosion des supernovas massives de type II, qui sont des étoiles supermassives de l'ordre de la dizaine (ou plus) de masses solaires. C'est un excellent traceur de la proximité temporelle et spatiale de tels évènements lorsqu'on retrouve sa trace dans les planètes, les météorites et les poussières cosmiques. De ce point de vue, le fait qu'on en détecte en quantités non négligeables — notamment à travers l'abondance relative du nickel 60 (radioactivité éteinte) — dans les météorites retrouvées à la surface de la Terre et dans le régolithe lunaire plaide en faveur d'une théorie faisant de l'explosion d'une supernova au voisinage de la nébuleuse primitive, l'évènement déclencheur de la formation du système solaire, il y aurait 4,6 milliards d'années.

Présence dans des couches géologiques récentes

En 2016 deux études[2],[3] ont mis en évidence une présence anormalement élevée de fer 60 dans le plancher océanique, datant de moins de 10 millions d'années. La demi-vie de cet isotope étant trop faible pour qu'il puisse provenir de la formation de la Terre, il s'ensuit que plusieurs supernovas ont nécessairement apporté du fer 60 à la Terre à cette période. Elles se seraient produites à moins de 300 années-lumière du système solaire. Ces travaux ne permettent cependant pas de dire si les supernovas en question ont eu une influence sur le climat terrestre. Une étude publiée en 2021 montre que ces atomes de fer 60 sont accompagnés de plutonium 244, atome radioactif également produit dans des supernovas et ne pouvant lui non plus être un isotope primordial du fait de sa demi-vie plus de cinquante fois plus courte que l'âge de la Terre[4].

En 2019, du fer 60 a été détecté dans des couches de neige superficielles en Antarctique, très certainement d'origine interstellaire[5]. Le fait que ces atomes se trouvent dans des couches récentes montre que la Terre traverse un nuage de matière qui en contient, sans doute le nuage interstellaire local[5]. Une étude de la même année parvient à déterminer les corps résultant des deux supernovas supposées à l'origine de cette présence de fer 60[6],[7].

Notes et références

  1. a b c et d (en) « Live Chart of Nuclides: 60
    26
    Fe
    34
     », sur www-nds.iaea.org, AIEA, (consulté le )
    .
  2. (en) D. Breitschwerdt, « The locations of recent supernovae near the Sun from modelling 60Fe transport », Nature, no 532,‎ , p. 73-76 (lire en ligne)
  3. (en) A. Wallner, « Recent near-Earth supernovae probed by global deposition of interstellar radioactive 60Fe », Nature, no 532,‎ , p. 69-72 (lire en ligne)
  4. (en) A. Wallner et al., « 60Fe and 244Pu deposited on Earth constrain the r-process yields of recent nearby supernovae », Science, vol. 372, no 6543,‎ (lire en ligne).
  5. a et b (en) Dominik Koll, Gunther Korschinek et al., « Interstellar 60Fe in Antarctica », Physical Review Letters, vol. 123,‎ (lire en ligne).
  6. (en) Ralf Neuhäuser, F Gießler et V V Hambaryan, « A nearby recent supernova that ejected the runaway star ζ Oph, the pulsar PSR B1706-16, and 60Fe found on Earth », Monthly Notices of the Royal Astronomical Society,‎ (lire en ligne).
  7. « Identification de 2 résidus de supernovas proches productrices de fer-60 » (consulté le ).

Articles liés


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