В июне 2024 года я совместно с выдающимися учеными Мерав Офер и Джошем Пиком опубликовал статью в журнале Nature Astronomy. В этой работе мы предположили, что Земля могла пройти через плотное облако межзвездного газа несколько миллионов лет назад. Такое облако, плотность которого в несколько тысяч раз превышает плотность локальной межзвездной среды, могло бы значительно сжать гелиосферу — область, заполненную солнечным ветром и ограниченную давлением окружающего межзвездного газа. Используя передовую компьютерную модель гелиосферы, мы показали, что во время такого прохождения гелиосфера могла бы уменьшиться с текущих 120 астрономических единиц (то есть 120 расстояний от Земли до Солнца) до менее чем четверти этого расстояния.
Магнитное поле, переносимое солнечным ветром, блокирует проникновение высокоэнергетических космических лучей вглубь Солнечной системы. В настоящее время эта магнитная защита играет роль щита, предохраняющего Землю от галактических космических лучей. Этот защитный эффект был зафиксирован космическими аппаратами NASA Voyager 1 и Voyager 2, которые в 2018–2019 годах пересекли гелиопаузу — границу между солнечным ветром и межзвездной средой, — и зарегистрировали резкий рост интенсивности космических лучей примерно в два раза.
Если гелиопауза сжалась до размеров, меньших орбиты Земли вокруг Солнца, это означает, что Земля могла временно подвергнуться значительно усиленному потоку космических лучей. Есть ли доказательства этого эффекта?
В новой статье, опубликованной в Nature Communications, команда ученых под руководством Доминика Колля сообщила об аномальном 70%-м увеличении скорости образования изотопа бериллия-10 под воздействием космических лучей в период от 9 до 11,5 миллионов лет назад. Это увеличение зафиксировано в нескольких слоях ферромарганцевых корок, найденных в центральной и северной частях Тихого океана. В своей работе авторы рассмотрели возможные причины этой временной аномалии в производстве бериллия-10 в контексте геологических, климатических, солнечных и астрофизических явлений и пришли к выводу, что наиболее вероятной причиной могло быть сжатие гелиосферы под воздействием плотного межзвездного облака.
Взрывы близлежащих звезд или сверхновые могли бы быть источниками космических лучей, вызвавшими усиленное образование бериллия-10 на Земле. Однако частота таких событий недостаточно велика, чтобы объяснить наличие сверхновой в непосредственной близости от Солнечной системы 10 миллионов лет назад. Узконаправленные струи от гамма-всплесков также не подходят, поскольку они создают слишком кратковременные импульсы космических лучей, в то время как обнаруженный пик бериллия-10 продолжался значительно дольше.
Полуширина (на уровне половины максимума) временного пика бериллия-10 составляет 1,4 миллиона лет. Если учитывать скорость движения Солнечной системы относительно галактического стандарта покоя — 12 километров в секунду — это означает, что облако, через которое проходила Солнечная система, имело диаметр порядка 50 световых лет. При необходимой плотности облако должно было содержать несколько сотен тысяч масс Солнца в виде молекулярного газа. Подобные размеры и массы характерны для гигантских молекулярных облаков. Чтобы Солнечная система прошла через него 10 миллионов лет назад, такое облако должно было находиться примерно в 400 световых годах от нас.
В первоначальной работе, опубликованной мной совместно с Мерав Офер и Джошем Пиком в прошлом году, мы предполагали возможность более недавнего прохождения Солнечной системы, всего 2–3 миллиона лет назад, через более маленькое и близкое облако в так называемой Локальной ленте холодных облаков. Однако наука развивается поэтапно: возможно, облако, через которое прошла Солнечная система, было больше и находилось дальше, чем мы считали ранее.
Молекулярные облака широко распространены в Млечном Пути и представляют собой краткоживущие ясли для молодых звезд. В настоящее время ближайшее к Солнцу молекулярное облако — Тельцово молекулярное облако — находится на расстоянии 430 световых лет, что сопоставимо с ранее рассчитанным расстоянием. Однако характерное время жизни молекулярных облаков составляет порядка 10 миллионов лет, так как они являются неустойчивыми, слабо гравитационно связанными структурами, которые легко разрушаются дифференциальными движениями и взрывами сверхновых. Возможно, облако, через которое прошла Солнечная система 10 миллионов лет назад, больше не существует. В таком случае единственное свидетельство этого события осталось в виде повышенного содержания бериллия-10 на дне океана.
Когда я посетил дом своего детства в день похорон матери, я осознал, что он больше не похож на место, в котором я рос. Улица оказалась гораздо шумнее, чем я помнил, а комнаты были отремонтированы до неузнаваемости новым владельцем. Тогда я понял, что единственный способ вернуться в дом моего детства — это фотографии и воспоминания, потому что он существовал не только как физический объект в пространстве, но и во времени.
Подобным образом, единственный способ реконструировать 10-миллионнолетнюю галактическую историю Земли — изучение следов, оставленных в изотопных составах ее пород. Ведь люди появились на Земле уже после этого события, а письменная история человечества охватывает всего 8600 лет.
Это наводит на любопытную мысль: возможно ли, что возникновение человечества было вызвано прохождением Солнечной системы через гигантское молекулярное облако?
Если вы хотите читать больше интересных историй, подпишитесь пожалуйста на наш телеграм канал: https://t.me/deep_cosmos