3. Химия во Вселенной

• 3.1 Геохимия и сверхновые звезды

3.1 Геохимия и сверхновые звезды

Взрывы сверхновых - явление поистине грандиозное и очень редкое, даже в масштабе целой галактики. За секунды массивная звезда выбрасывает в окружающее пространство громадную энергию (10⁴¹ Дж и более) в виде излучения во всем диапазоне электромагнитных волн, в виде мощного потока нейтрино и, наконец, в виде кинетической энергии вещества внешней оболочки, которую звезда также сбрасывает в считанные мгновения. На некоторое время одна единственная звезда может затмить всю галактику!

Казалось бы, что может быть общего между такими космическими катастрофами и спокойной наукой геохимией? Оказывается - немало.

В недавней статье "Footprints of the Newly-Discovered Vela Supernova in Antarctic Ice Cores?" были проанализированы данные 1975 года по зависимости концентрации нитратов в антарктических льдах от глубины. Еще тогда были отмечены резкие пики концентрации, приблизительно совпадающие по времени с самыми яркими вспышками сверхновых за последнее тысячелетие (а именно, 1604, 1572 и 1181 годы). Было высказано предположение, что эти пики есть результат облучения Земли мощными потоками гамма-лучей, т.е. высокоэнергетических фотонов, родившихся при взрыве сверхновой. Достигая поверхности Земли, это излучение могло вызвать ядерные превращения, в результате которых появлялось избыточное содержание атомов азота по сравнению с их естественной, природной концентрацией в данном пласте.

Однако, в данных имелся пик концентрации нитратов, приходящийся примерно на 1300 год, которому не соответствовала ни одна известная тогда сверхновая. Из-за этого красивая гипотеза находилась под некоторым сомнением -а вдруг все это лишь случайное совпадение?

Однако, около года назад недостающая сверхновая была найдена ([B.Aschenbach,1998]). Говоря точнее, была обнаружена туманность в созвездии Парус (в южном полушарии), которая является остатком взрыва сверхновой. Чисто из астрономических наблюдений, возраст ее был определен очень неточно: менее 1500 лет. По всей видимости, это и была та сверхновая, которая вызвала всплеск концентрации нитратов в антарктических льдах - уж слишком маловероятно еще одно совпадение. Но тогда получается, что ее возраст составляет лет, а эта информация, в свою очередь, может быть очень важна для астрономов!

В результате - мы видим пример, когда две, казалось бы, далекие друг от друга науки неожиданно приходят на помощь друг к другу.

Вторым примером взаимодействия геохимии и астрономии может служить другой, совсем уж экзотический, способ обнаружения сверхновых. В статье [K.Knie et al., 1999] сообщается о том, что в образцах земной коры, взятых со дна южной части Тихого океана, обнаружен радиоактивный изотоп железа Fe₆₀. Период полураспада этого изотопа составляет всего 1.5 миллиона лет, что очень мало по геологическим масштабам. Поэтому, даже если бы Fe₆₀ присутствовал в больших количествах при образовании Земли (4-5 млрд. лет назад), то он за это время успел бы весь распасться. Поскольку Fe₆₀ не мог также получиться и при радиоактивном распаде долгоживущих тяжелых элементов, то приходится делать вывод, что этот изотоп попал на дно океана откуда-то из космоса.

Известно, что единственным источником тяжелых элементов во Вселенной являются взрывы сверхновых. (Вдумайтесь еще раз - ВСЕ вещество, что вы видите вокруг, образовалось в результате взрыва сверхновой 5-6 миллиардов лет назад на месте теперешнего положения Солнечной системы!). Поэтому авторы этой работы сделали вывод о том, что после взрыва сверхновой около 5 миллионов лет назад вблизи Солнечной системы (т.е. не далее, чем 30-50 парсек), волна вещества оболочки, сброшенного звездой во время взрыва, дошла до Солнечной системы, преодолела давление солнечного ветра и попала на Землю.

Кроме рассуждений о невозможности другого механизма появления Fe₆₀ на дне океана, авторы приводят и другие аргументы в подтверждение своей гипотезы, а именно, результаты сравнения расчетного потока Fe₆₀ при взрыве сверхновой с обнаруженной концентрацией Fe₆₀, а также данные о составе межпланетной среды, полученные с аппарата "Ulysses". Все они свидетельствуют в пользу такого вывода. Таким образом, сверхновые могут напрямую воздействовать на биосферу Земли и оставлять заметные следы.

(c) Дистанционный консультационный пункт distant@ssl.nsu.ru