Редкие «чужеродные» изотопы в земной коре указывают на то, что недавно произошел космический катаклизм

В таблице Менделеева вы найдете список тяжелых элементов, рожденных хаосом. Такой хаос, можно обнаружить во взрывающейся звезде или столкновении двух нейтронных звезд.

Физики обнаружили пару крупных, все еще радиоактивных изотопов в образцах коры с глубины 1500 метров в Тихом океане.

Мы ожидаем увидеть много тяжелых элементов в вихре пыли и газа, которые сформировали нашу планету эоны назад, но большинство из них должны были распасться на более стабильные формы задолго до этого. Таким образом, обнаружение примеров в земной коре вблизи поверхности сегодня поднимает некоторые интересные вопросы.

Находка может кое-что сказать нам о катастрофических космических событиях, происходящих в пределах нескольких сотен световых лет от Земли и относительно недавно в нашей геологической истории. Это также может пролить свет на то, как образуются атомные тяжеловесы.

Во Вселенной есть несколько условий, при которых может происходить этот «быстрый нейтронный захват», или r-процесс, включая слияние сверхновых и нейтронных звезд.

За всю историю Вселенной взорвалось множество звезд, рассыпав густую пыль из атомов железа, урана, плутония, золота и других жирных атомов по всей галактике. Таким образом, следовало ожидать, что планеты, подобные Земле, поглотили их приличное количество.

Но не все элементы рождаются одинаковыми. Вариации числа нейтронов делают одни более стабильными, чем другие. Железо-60, например, представляет собой изотоп типа «моргни, и его нет», если рассматривать его в космическом масштабе, с периодом полураспада всего 2,6 миллиона лет, прежде чем оно распадется на никель.

Обнаружение этого короткоживущего изотопа на нашей планете сегодня — особенно в коре, вне досягаемости современных искусственных процессов — означало бы относительно недавнюю доставку железа прямо из космоса.

Железо 60 уже появлялось в образцах горных пород всего пару миллионов лет назад. Оно также было замечено в материалах, доставленных с поверхности Луны.

Но чтобы получить хорошее представление о конкретном виде r-процесса, в результате которого были получены эти образцы, стоит посмотреть, какие другие изотопы появились вместе с ними.

Физик Антон Валлнер из Австралийского национального университета возглавил группу исследователей в поисках новых образцов железа 60, чтобы посмотреть, смогут ли они идентифицировать изотопы других тяжелых элементов поблизости.

Они обнаружили плутоний 244, изотоп с периодом полураспада чуть более 80 миллионов лет — но вряд ли тот элемент, который вы ожидали бы увидеть с тех пор, как наша планета собралась 4,5 миллиарда лет назад.

В целом, команда обнаружила два различных притока железа 60, которые должны были произойти в течение последних 10 миллионов лет. Оба образца сопровождались небольшими, но значительными количествами плутония 244, каждый в аналогичном соотношении.

Совместное обнаружение добавляет больше деталей, чем поиск по отдельности. Количество плутония в них ниже, чем можно было бы ожидать, если бы сверхновые были в первую очередь ответственны за их образование, что указывает на вклад других r-процессов.

Что именно скрывается за этой россыпью инопланетной космической пыли, пока остается на усмотрение нашего воображения.

«История сложная, — говорит Валлнер.

«Возможно, этот плутоний-244 образовался при взрывах сверхновых или он мог остаться от гораздо более старого, но даже более впечатляющего события, такого как взрыв нейтронной звезды».

Измеряя соответствующие радиоактивные источники и делая несколько предположений об астрофизике их распространения, ученые предполагают, что возникновение железа 60 совместимо с двумя-четырьмя вспышками сверхновых, произошедшими между 50 и 100 парсеками (около 160 и 330 световых лет) от Земля.

Это не первый раз, когда железо-60 указывает на то, что сверхновая звезда находится в опасной близости от Земли в новейшей истории.

Рассматривая изотоп в связи с другими элементами, мы могли бы постепенно построить сигнатуру, которая больше расскажет нам об условиях взрыва в нашем районе за миллионы лет до того, как люди начали обращать на это пристальное внимание.

Однако для поиска инопланетных изотопов потребуется больше времени.

«Наши данные могут быть первым доказательством того, что сверхновые действительно производят плутоний-244», — говорит Валлнер.

«Или, возможно, он уже находился в межзвездной среде до того, как взорвалась сверхновая, и был перенесен через Солнечную систему вместе с выбросом сверхновой».

Исследование было опубликовано в журнале Science.

Источники: Фото: (MEHAU KULYK/Brand X Pictures/Getty Images)