Как показывают анализы керна, взятого в Тихом океане, этот радиоактивный элемент образовался, вероятно, вследствие слияния богатых нейтронами объектов.
Пресловутую звездную пыль, из которой сделано абсолютно все, можно более подробно описать на примере радиоактивного элемента, известного нам как плутоний. Согласно недавнему исследованию, существуют свидетельства того, что появление нерукотворного плутония на Земле произошло в основном вследствие слияния нейтронных звезд.
Под руководством физика Антона Валлнера, который проводит свои исследования в Австралийском национальном университете в Канберре, а также в Дрезденском центре Россендорфера Гельмгольца (HZDR), были изучены образцы бурения земной коры под дном Тихого океана. Исследовательская группа проанализировала содержание определенных изотопов железа и плутония в куске горной породы, образовавшемся более десяти миллионов лет назад. Дело в том, что тяжелые элементы, такие как железо или плутоний, образуются массивными звездами в конце жизни и переносятся в космос посредством мощнейших взрывов (сверхновых).
А за образование большого количества тяжелых химических элементов, таких как уран или плутоний, отвечает так называемый r-процесс. При этом нейтроны относительно быстро захватываются атомными ядрами, что в конечном итоге и дает нам эти элементы. Однако это происходит только в экстремальных условиях - при высокой плотности существующих нейтронов и экстремальных температурах. До сих пор полностью не выяснено, нужны ли для этого две нейтронные звезды, которые сливаются в так называемую «килонову», или это также может иметь место при обычных взрывах сверхновых.
Сверхновая вблизи Земли
Из-за того, что радиоактивный плутоний пусть медленно, но все же распадается, обнаруживаемые в настоящее время следы металла не могли храниться в земной коре со времени образования Земли, ибо она сформировалась миллиарды лет назад. Следовательно, обнаруживаемый плутоний, не связанный с деятельностью человека, должен был попасть сюда в результате грандиозных космических событий.
В своей работе, опубликованной в журнале Science, исследователи особенно интересовались долгоживущим радиоактивным изотопом железа-60 (Fe-60), который происходит от взрывов сверхновых. «Доля железа-60 из космоса в коре составляет лишь одну миллионную миллиардной доли обычного железа, которое встречается в природе на Земле», - рассказал Валлнер в одном из интервью. Таким образом, обнаружение Fe-60 в образцах буровых образов из глубоководных районов является явным доказательством взрыва сверхновой вблизи Земли.
Первые четкие следы в земной коре
В образцах исследователи обнаружили следы двух конкретных накоплений попадавшего на Землю Fe-60. Один раз это имело место около семи миллионов лет назад, а второй - в период от четырех до одного миллиона лет назад.
Кроме того, было обнаружено несколько атомов изотопа плутония-244 (Pu-244), который распадается с очень длительным периодом полураспада около 81 миллиона лет, и он образуется в ходе r-процесса. «Это первый случай, когда следы его присутствия в геологических архивах Земли - таких как материал нашей коры - были обнаружены настолько четко», - говорит Валлнер.
Космическая ситуация-исключение
Однако оказалось, что каждое попадание Fe-60, который образовывался в сверхновых, сопровождалось значительно меньшим проявлением Pu-244. Возможно, оба изотопа были созданы и выброшены во время одних и тех же сверхновых. Однако, поскольку концентрации Pu-244 очень низкие, кажется маловероятным, что сверхновая - это среда, в которой r-процесс происходит в значительной мере.
Следовательно, агломерация таких элементов, как плутоний, что и предполагают более поздние научные исследования, должна в первую очередь происходить в других исключительных космических ситуациях, таких как слияние нейтронных звезд. Однако, по мнению исследовательской группы, для прояснения этого вопроса необходимы дополнительные данные.