Ученые нашли межзвездную пыль в снегах Антарктиды

Астрофизики обнаружили следы крайне редкого изотопа железа в снегах Арктики, который мог попасть на Землю только из межзвездной среды вместе с космическими лучами или выбросами соседних сверхновых. Их описание и значение для науки будет раскрыто в журнале Physical Review Letters, передает РИА Новости.

"Нам впервые удалось найти следы "космического" железа-60 в снегах Антарктики, используя ускорители частиц и масс-спектрометры. В общей сложности, на каждый квадратный сантиметр ее поверхности каждый год должно падать около одного нанограмма этого изотопа", — заявил Доминик Нолл (Dominik Knoll) из Национального университета Австралии в Канберре.

Земля и прочие планеты Солнечной системы, как и само светило, сформировались примерно 4,5 миллиарда лет назад в результате гравитационного коллапса облака материи, состоявшего из межзвездного газа и пыли. Следы его существования можно найти в недрах самых древних метеоритов и комет, чьи первые фрагменты будут доставлены на Землю миссиями OSIRIS-REx и "Хаябуса-2" в следующем десятилетии.

После рождения Солнца, приток материи из межзвездного пространства прекратился, так как вокруг Солнечной системы сформировалась так называемая "гелиосфера". Она представляет собой пузырь из горячей плазмы солнечного ветра, которая препятствует проникновению фактически всех частиц межзвездной пыли в его внутренние регионы.

Около двадцати лет назад ученые нашли первые свидетельства того, что это не всегда так, проводя раскопки в самом неподходящем для этого месте – на дне Тихого океана. Изучая образцы самых глубинных отложений осадочных пород, формировавшихся на протяжении последних пяти миллионов лет, геологи нашли в них следы железа-60.

Как объясняет Нолл, существует целый ряд короткоживущих и крайне редких изотопов различных элементов, которые могут возникать в ходе термоядерных реакций в крайне специфических условиях, таких как взрыв сверхновой или в ходе процессов, происходящих в ядре и во внешних оболочках умирающих красных гигантов.

В из число входит железо-60 – изотоп с относительно коротким по космическим меркам периодом полураспада, который составляет 2,6 миллиона лет. Этот редкий подвид металла образуются только во время вспышек сверхновых и в ядрах красных гигантов.

Подобная особенность позволяет использовать железо-60 в качестве индикатора того, что в той или иной части Галактики в недавнем прошлом произошла вспышка сверхновой. Из-за короткого периода полураспада ученые считали, что этого изотопа на Земле нет в принципе.

С одной стороны, его открытие на дне океана многие геологи и астрономы посчитали признаком того, что Земля сейчас "бомбардируется" потоком частиц, выбрасываемых останками двух относительно недавних и близких к нам сверхновых.

С другой, не меньшее число специалистов усомнилось в этом открытии, посчитав, что железо-60 могло возникнуть внутри "обычных" метеоритов в результате их взаимодействия с другими космическими лучами, а также благодаря появлению ядерных бомб и атомных реакторов.

Нолл и его коллеги из Германии подтвердили, что "космическое" железо действительно попало на Землю из межзвездной среды и продолжает накапливаться на ее поверхности, участвуя в крайне необычном антарктическом исследовании.

В его рамках полярники доставили в Германию пятьсот килограмм свежего снега, добытого в окрестностях немецкой полярной станции Конен. Она расположена в центральных регионах Антарктиды, на земле Королевы Мод.

Антарктический снег, как объясняет геолог, не содержит в себе "земной" пыли, что делает его идеальным средством для поиска частиц космической и межзвездной материи и изучения ее содержимого.
Руководствуясь этой идеей, Нолл и его команда растопили снег, пропустили его через серию тонких фильтров, после чего изучили изотопный состав воды и осадка при помощи ускорителей частиц и подключенных к ним масс-спектрометров.

И в тех, и в других образцах, как показали эти опыты, присутствовало достаточно большие количества железа-60, несколько десятков тысяч атомов, а также никеля-60, конечного продукта его радиоактивного распада.

Учитывая небольшой возраст образцов снега – менее 20 лет, это означает, что межзвездная пыль продолжает падать на Землю прямо сейчас. Иными словами, она не оказалась на дне океана в далеком прошлом или относительно недавно, в ходе ядерных испытаний в 1950-60 годах, как предполагали многие "скептики".

Более того, необычно большие количества железа в антарктических снегах, по мнению геологов, говорят о том, что его источником были не только космические лучи, порожденные сверховыми, о и облака межзвездной пыли, через которые недавно пролетела Солнечная система.

Открытие и анализ новых следов железа-60 и других "космических" изотопов, как надеется Нолл, поможет ученым уточнить, как часто останки сверхновых "бомбардируют" Землю, какую роль они играют в химической эволюции Вселенной и формировании новых звезд и планет.