3007
У товщі давнього антарктичного льоду вчені виявили радіоактивний ізотоп заліза-60, що утворюється під час вибухів наднових. Як повідомляє SciTechDaily, зміни в його кількості за останні десятки тисяч років вказують на рух Сонячної системи крізь локальні міжзоряні хмари пилу й газу.
Коли ми думаємо про космос, зазвичай уявляємо зорі, планети й супутники. Але значну частину простору займають хмари газу, плазми та зоряного пилу — міжзоряні хмари. У нашому найближчому оточенні є комплекс приблизно з 15 таких окремих хмар, і зараз Сонячна система перебуває в одній з них, відомій як Локальна міжзоряна хмара.
Походження й еволюція цих хмар тісно пов’язані з народженням і загибеллю зір. І хоча вони розташовані в космосі, їхній слід можна побачити на Землі — у льоді Антарктиди.
Сліди наднових у земному льоді
Зазвичай астрономи вивчають Всесвіт, спостерігаючи світло далеких зір і галактик. З цих даних вони роблять висновки про життєвий цикл зір, утворення елементів і еволюцію Всесвіту.
У цьому дослідженні підхід інший: замість світла вчені аналізують «сміття» від вибухів зір, яке досягло Землі. У надрах зір утворюються різні хімічні елементи — від вуглецю й кисню до кальцію та заліза, включно з рідкісними ізотопами, такими як залізо-60.
Коли масивні зорі вибухають як наднові, ці елементи викидаються в космос і стають частиною міжзоряного пилу. Маленькі зерна такого пилу мандрують галактикою й іноді потрапляють на поверхню Землі. Радіоактивне залізо-60, своєрідний «відбиток пальця» зоряних вибухів, вбудоване саме в ці частинки.
Якщо шукати атоми заліза-60 у геологічних архівах, можна відстежувати події на кшталт наднових задовго після того, як їхнє світло згасло.
Антарктида як архів космічного середовища
Антарктида особливо цінна для таких пошуків. Сніг там накопичується повільно й майже не порушується, утворюючи шаруваний запис, що сягає десятків тисяч років у минуле. Кожен шар фіксує «знімок» того, який матеріал тоді був у нашому космічному оточенні.
Під час аналізу 500 кг відносно свіжого антарктичного снігу дослідники несподівано виявили залізо-60. Оскільки поблизу Землі не було недавніх вибухів наднових, постало питання: звідки воно взялося?
Одна з гіпотез полягала в тому, що Сонячна система, рухаючись крізь локальні міжзоряні хмари, «підбирає» зоряний пил, який у них зосереджений. Якщо це так, то кількість заліза-60, що осідає на Землі, має залежати від структури й густини цих хмар: чим вони щільніші, тим більше ізотопу ми маємо фіксувати. Таке припущення команда висловила ще у 2019 році.
Перевірка давніших шарів льоду
З’явилися й інші пояснення. Відомо, що мільйони років тому Земля зазнала потужних «злив» заліза-60 від масивних наднових. Можливо, сучасний сигнал — це лише слабкий «відгомін» тих подій?
Щоб розібратися, вчені проаналізували 300 кг антарктичного льоду віком від 40 000 до 80 000 років. Процес дуже трудомісткий: лід потрібно розтопити й хімічно обробити, щоб виділити мізерні кількості заліза, включно з атомами заліза-60 із зоряного пилу.
Потім, використовуючи надчутливу методику підрахунку атомів — прискорювальну мас-спектрометрію — на важкоіонному прискорювачі Австралійського національного університету, дослідники порахували окремі атоми заліза-60.
Очікування були простими: на основі попередніх вимірювань у поверхневому снігу Антарктиди та осадах океанів віком у кілька тисяч років прогнозували приблизно сталий рівень випадіння заліза-60.
Сигнал руху Сонячної системи
Натомість виявилося, що в давньому льоді заліза-60 менше, ніж очікувалося. Не нуль, але помітно нижчий рівень. Це свідчить, що в той період до Землі потрапляло менше міжзоряного пилу.
Для астрофізики це значна зміна на відносно короткому часовому проміжку й вона не узгоджується з довготривалими процесами, які пояснюють великі «хвилі» заліза-60 мільйони років тому. Тож дослідникам довелося шукати більш локальне джерело цього ізотопу.
Паралельно астрономи моделюють історію навколишніх міжзоряних хмар. Одна з нещодавніх робіт дійшла висновку, що ці хмари, ймовірно, утворилися внаслідок вибуху зорі. Також було показано, що Сонячна система проходить крізь Локальну міжзоряну хмару з проміжку між приблизно 40 000 і 124 000 років тому.
Якщо це так, то кількість заліза-60, що осідає на Землі, мала змінитися в той самий часовий інтервал. Саме таку зміну й зафіксували в антарктичному льоді.
Нерозв’язана космічна загадка
Однак картина поки що не ідеально узгоджується. Якби ці хмари справді безпосередньо походили від вибуху наднової, у льоді Антарктиди мали б виявити значно більше заліза-60, ніж спостерігається зараз.
Попри це, слід локальних міжзоряних хмар уже «записаний» у геологічному архіві Землі. Дослідники припускають, що аналіз ще давніших шарів льоду допоможе відтворити повнішу історію цих хмар і краще зрозуміти їхнє походження, а також те, як змінювалося космічне оточення Сонячної системи за десятки тисяч років.
Антарктичний лід показав слід подорожі Сонячної системи з’явилася спочатку на Цікавості.
