Международная группа исследователей обнаружила в образцах антарктического льда, сформировавшихся десятки тысяч лет назад, следы редкого радиоактивного изотопа железа-60. Это вещество практически не встречается на Земле в естественных условиях и образуется только в ядрах массивных звезд, выбрасываясь в космос при их взрыве как сверхновой. Открытие подтверждает, что наша Солнечная система в настоящее время движется сквозь облако древних звездных обломков, оставшихся после такого взрыва. Результаты исследования были опубликованы в престижном научном журнале Physical Review Letters.
Ученые давно знали, что Земля подвергалась воздействию железа-60 от близких взрывов сверхновых миллионы лет назад, но в последние годы этот изотоп был обнаружен и в относительно молодом антарктическом снеге. Это вызывало недоумение, поскольку поблизости от Земли не происходило никаких недавних звездных взрывов. Исследователи из Центра имени Гельмгольца в Дрездене-Россендорфе выдвинули гипотезу, что источником этого вещества является Местное межзвёздное облако, сквозь которое движется наша планетная система.
Почему именно железо-60 стало ключевым маркером в этом исследовании? Дело в том, что этот изотоп уникален: он практически не образуется на Земле естественным путем, а синтезируется только в недрах массивных звезд и при взрывах сверхновых. Его период полураспада составляет 2,6 миллиона лет — достаточно велик, чтобы достичь Земли в межзвёздном пространстве, но достаточно мал по геологическим меркам, чтобы не накопиться из более древних источников. Другие изотопы, такие как Fe-55 или Co-60, имеют гораздо более короткие периоды полураспада — всего 2,7 года и 5,3 года соответственно, что делает их бесполезными для обнаружения событий, происходивших миллионы лет назад. Таким образом, железо-60 выступает как своеобразный «отпечаток пальца» недавних по астрономическим меркам взрывов сверхновых.
Для проверки теории о Местном межзвёздном облаке группа ученых проанализировала гораздо более древние образцы льда, возраст которых составляет от 40 до 80 тысяч лет. Результаты оказались убедительными: количество железа-60, достигавшего Земли в тот период, было значительно ниже, чем сегодня. Это означает, что облако, окружающее Солнечную систему, действительно связано с древним звездным взрывом, и впервые дает ученым возможность изучить происхождение этих космических структур.
Исследователи полагают, что Солнечная система вошла в Местное межзвёздное облако несколько десятков тысяч лет назад и может покинуть его в ближайшие несколько тысяч лет. В настоящее время наша система находится у внешнего края этого облака. Сравнение данных из ледяного керна с результатами более ранних измерений в снегу и глубоководных отложениях показало, что сигнал железа-60 значительно меняется за периоды всего в десятки тысяч лет, что позволило исключить альтернативные объяснения.
Проведение исследования потребовало колоссальных технических усилий: ученые переработали около 300 килограммов антарктического льда, получив из него лишь несколько сотен миллиграммов пыли. Затем образцы были тщательно проанализированы в лаборатории DREAMS и на ускорителе тяжелых ионов Австралийского национального университета — единственной в мире установке, способной обнаружить столь ничтожные количества железа-60. Как образно заметили исследователи, это похоже на поиск иголки в 50 тысячах футбольных стадионов, доверху заполненных сеном.
Хотя концентрации железа-60 сегодня настолько малы, что сами по себе не оказывают прямого биологического воздействия, его обнаружение в глубоководных отложениях и лунном грунте служит важным маркером событий далекого прошлого. Около 2–3 миллионов лет назад Земля была подвержена мощному потоку космических лучей от близкой сверхновой. Этот поток мог вызвать повышенный уровень радиации в атмосфере, способствуя мутациям и изменениям в биосфере, а также, возможно, разрушению озонового слоя, что отразилось на климате и экосистемах. Само железо-60 — лишь радиоактивный «след» этого драматического события, позволяющий ученым восстановить ход истории.
В планах исследователей — изучение еще более древних образцов льда, которые позволят заглянуть в то время, когда Солнечная система только входила в Местное межзвёздное облако. В рамках проекта Beyond EPICA ученые намерены получить образцы льда, возраст которых поможет окончательно понять историю взаимодействия нашей планетной системы с космическим окружением и пролить свет на то, как древние звездные взрывы влияли на развитие жизни на Земле.
Источник: Earth is flying through ancient supernova debris and scientists found the evidence in Antarctic ice