Антарктический лёд оказался своеобразным архивом путешествия Солнечной системы через межзвёздное пространство. В новом исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters, учёные продемонстрировали способ, которым можно отследить движение Солнечной системы сквозь межзвёздную среду за последние 80 000 лет. И сделали они это, исследуя не космос, а ледяной панцирь южного континента.
В настоящее время Солнечная система движется через область межзвёздного пространства, известную как Местное межзвёздное облако (Local Interstellar Cloud). Это одна из примерно пятнадцати газо-пылевых структур в окрестностях нашего региона Млечного Пути. Учёные предполагают, что все они связаны со вспышками древних сверхновых.
Когда массивные звёзды в конце своей жизни взрываются как сверхновые, в космос выбрасываются редкие изотопы химических элементов, которые затем становятся межзвёздной пылью. Эти мельчайшие частицы вещества могут дрейфовать по галактике миллионы лет, иногда попадая и на Землю. Один из таких следов древних звёздных катастроф - изотоп железа-60.
Период полураспада железа-60 составляет около 2,6 миллиона лет. Это означает, что весь изотоп, существовавший ещё во времена формирования Земли, давно распался. Поэтому любое обнаруженное сегодня железо-60 должно иметь относительно недавнее космическое происхождение.
И вот здесь очень пригодился ледяной покров Антарктиды. Её снег накапливается медленно и остаётся практически нетронутым, образуя слоистую летопись, простирающуюся на десятки тысяч лет в прошлое. Каждый слой сохраняет состав вещества, присутствовавшего в атмосфере в тот момент, часть которого имеет космическое происхождение.
В 2019 году исследователи обнаружили железо-60 в относительно свежем антарктическом снегу. Тогда возникло предположение, что Земля в настоящий момент проходит через облако космической пыли, обогащённое остатками древних сверхновых.
Чтобы это проверить, учёные проанализировали ледяной керн массой около 300 килограммов, датируемый периодом от 40 000 до 80 000 лет назад. Весь лёд растопили и подвергли химической обработке, чтобы выделить мельчайшие количества железа, включая железо-60. Затем с помощью масс-спектрометрии исследователи буквально подсчитывали отдельные атомы железа-60.
Новые результаты оказались неожиданными. В древнем льду концентрация железа-60 оказалась заметно ниже, чем ожидалось. Это означает, что десятки тысяч лет назад на Землю попадало меньше межзвёздной пыли, чем сегодня.
По мнению исследователей, подобные изменения могут быть связаны с неоднородной структурой Местного межзвёздного облака. Солнечная система, вероятно, сначала проходила через более разрежённую область, а затем вошла в более плотную часть облака, через которую движется сейчас.
Подобные исследования позволяют изучать историю ближайшего межзвёздного окружения Солнечной системы буквально по следам космической пыли, сохранившейся в антарктическом льду.