Земная кора сохранила следы слияния нейтронных звезд, случившегося более 100 миллионов лет назад

Международная группа ученых под руководством доктора Доминика Колля и профессора Антона Валльнера из Центра имени Гельмгольца в Дрезден-Россендорфе (Германия) обнаружила следы редкого изотопа плутония-244 в железомарганцевой коре, поднятой со дна Тихого океана. Это открытие указывает на то, что космический взрыв, вероятно, слияние двух нейтронных звезд, произошел более 100 миллионов лет назад, и его радиоактивные осколки до сих пор попадают на Землю. Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.

Ученые изучили медленно растущую железомарганцевую кору весом почти два килограмма, добытую в 1976 году с глубины более 4800 метров в Тихом океане. Этот природный архив накапливал слои на протяжении десятков миллионов лет. Чтобы восстановить историю падения космической пыли, исследователи разделили кору на девять образцов, каждый из которых соответствовал примерно одному миллиону лет осадконакопления. Используя метод ускорительной масс-спектрометрии в Центре ускорительной науки ANSTO в Австралии, они смогли обнаружить всего несколько сотен атомов плутония-244 — изотопа с огромным периодом полураспада в 81 миллион лет.

Ожидалось, что плутоний будет повторять профиль другого космического изотопа — железа-60, пики которого приходятся на вспышки сверхновых два и семь миллионов лет назад. Однако реальность оказалась иной: атомы плутония распределились по слоям удивительно равномерно, без четких пиков. Это означало, что источник плутония работает непрерывно и независимо от сверхновых. Чтобы проверить гипотезу, ученые занялись поисками кюрия-247, еще более редкого трансуранового элемента с периодом полураспада 16 миллионов лет.

Согласно теории нуклеосинтеза, при быстром захвате нейтронов (r-процессе) в мощнейших космических катаклизмах плутоний и кюрий рождаются в сравнимых количествах. Однако в образцах не нашли ни одного атома кюрия межзвездного происхождения, хотя чувствительность прибора позволяла его зафиксировать.

Из этого следует единственный вывод: событие, породившее плутоний, произошло настолько давно, что весь кюрий за прошедшее время просто распался. Учитывая периоды полураспада обоих элементов, возраст этого события оценивается более чем в 100 миллионов лет, но при этом менее миллиарда лет, иначе и плутоний был бы неразличим.

Самым вероятным кандидатом на роль такого взрыва выступает килоновая — слияние двух нейтронных звезд, которое, как полагают, ответственно за производство примерно половины тяжелых элементов во Вселенной. Открытие ставит новый вопрос: могло ли это древнее событие повлиять на эволюцию жизни на Земле? Авторы планируют искать дополнительные свидетельства в древних горных породах или в лунной пыли, которая миллионы лет оставалась нетронутой.

Таким образом, обнаружение равномерно распределенного плутония-244 вместе с полным отсутствием сопутствующего кюрия-247 доказывает, что более ста миллионов лет назад в окрестностях Солнечной системы произошла редчайшая космическая катастрофа — слияние нейтронных звезд, породившее килоновую. Осколки этого взрыва в виде тяжелых трансурановых элементов до сих пор продолжают оседать на Земле, что дает ученым уникальную возможность изучать процессы образования элементов, которые невозможны в обычных звездах.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях