Хенрик Свенсмарк - Леденящие звезды. Новая теория глобальных изменений климата

Следы сверхновой были найдены на дне Тихого океана в виде редких, необычайно тяжелых атомов железа. В конкрециях нашей, земной металлической руды, усеивающих дно океана, они сохранились как чужеродные сувениры. В 1870-е годы английские океанографы, работавшие на борту корабля Ее величества «Челленджер», обнаружили в глубинах моря железо-марганцевые отложения — они либо выстилают дно плоской коркой, либо лежат в виде округлых желваков. Сто лет спустя вокруг этих отложений поднялась большая шумиха: посыпались предложения организовать их добычу для извлечения марганца, столь нужного промышленности.

В 1976 году немецкое исследовательское судно «Вальдивия» подняло с глубокого тихоокеанского дна образцы конкреций. В то время никто даже представить себе не мог, что железо-марганцевые отложения действуют подобно липкой бумаге, к которой приклеиваются прилетевшие со звезд атомы, и, следовательно, они сохраняют для нас хронологию событий, происходивших в далеком космосе. Но оказалось, что это именно так, когда в конце 1990-х команда, возглавляемая Гюнтером Коршинеком из Мюнхенского технологического университета, стала искать доказательства того, что за последние несколько миллионов лет по соседству с нами существовала хоть одна сверхновая звезда.

На бескрайних просторах Вселенной взрывающиеся звезды играют роль алхимиков. Ядерные реакции превращают одни элементы в другие, создавая строительный материал для планет и живых существ. Получившиеся в результате атомы рассеиваются в космосе, и некоторые из них могут в конце концов попасть на поверхность Земли. Однако ученые из Мюнхенского университета столкнулись с серьезными трудностями, когда попытались идентифицировать эти атомы.

В глубинах космического пространства звездное вещество становится чрезвычайно разреженным. Даже если бы сверхновая находилась действительно близко, очень немногие из вновь образованных атомов достигли бы Земли. Более того, наша планета и все, что на ней есть, вылеплены из элементов, произошедших из похожих источников — из звезд, что жили и умерли еще до того, как Солнце и его выводок планет появились на свет. Вы не сможете отличить обычный атом железа с недавно взорвавшейся сверхновой от такого же, но попавшего на Землю во времена сотворения мира.

Фокус заключался в том, чтобы найти такие атомы, попавшие к нам с взорвавшейся звезды, у которых сегодня на нашей планете не было бы двойников. Иначе говоря, они должны быть радиоактивными, но их возраст должен быть намного меньше возраста Земли — ведь аналогичные атомы, присутствовавшие при рождении планеты, давным-давно трансформировались в другие атомы. С другой стороны, слишком быстро распадающиеся радиоактивные атомы не смогут достичь Земли или исчезнут вскоре после своего прибытия, и современные следопыты не найдут их. Поле для поисков сузилось, и на нем остались атомы со средней продолжительностью жизни, а ученым лишь оставалось надеяться на то, что взрыв близлежащей сверхновой случился относительно недавно, так что хотя бы некоторые из атомов смогли выжить.

Самым лучшим кандидатом стал изотоп железа — железо-60, который значительно тяжелее обычных атомов железа-56. Период полураспада железа-60 составляет 1,5 миллиона лет, а его следы сохраняются еще более 10 миллионов лет. Физики определили, что атомы железа-60, вероятнее всего, зарождаются на сверхновых.

Чтобы найти такие атомы, пойманные в ловушку Земли, нужна исключительная квалификация, но Коршинек и его соратники, работавшие в своей лаборатории в Гаршинге, научном пригороде Мюнхена, обладали всем необходимым для работы. Огромный ускоритель частиц, совмещенный с масс-спектрометром, сортировал атомы по их весам, разгоняя частицы до высоких скоростей и заставляя отклоняться с помощью мощного магнита. Техника ловко наводила порядок среди атомов почти одинакового веса. Даже если бы на десять квадриллионов атомов нашелся всего один изотоп железа-60, аналитическая система в Гаршинге сумела бы распознать его.

Сенсационная новость была опубликована в октябре 2004 года, когда группа получила первое отчетливое свидетельство того, что некогда поблизости от Земли действительно находилась сверхновая. Железо-60 было обнаружено в образце железо-марганцевых отложений, помеченном ярлыком «237kd», он был приятно плоским, и, очевидно, формирование его шло по всем правилам подводной геологии. Около тридцати лет прошло с тех пор, как «Вальдивия» подняла его с пятикилометровой глубины и привезла на станцию на юго-западе Гавайев.

Это был не первый образец, исследованный Коршинеком и его группой. В 1999 году они нашли заметный след, оставленный несколько миллионов лет назад атомами железа-60 в образцах железо-марганцевой руды из другой части Тихого океана. Они изучили только три поверхностных слоя, данных было очень мало, а неточностей оставалось много. Но это раннее исследование служит важным доказательством того, что сверхновая оставила свои следы во многих местах, чего от нее вполне можно было ожидать.

Применение тонких технологий позволило провести более детальный анализ образца «237kd». На дне океана корка железо-марганцевых отложений набирала толщину очень медленно, со скоростью один сантиметр за 4 миллиона лет. Исследователи смогли определить возрасты двадцати восьми различных слоев, охватив период в 13 миллионов лет. Когда они посчитали атомы железа-60 с помощью масс-спектрометра, те в основном концентрировались в трех соседних слоях, приблизительно соответствующих возрасту 2,8 миллиона лет.

До этого само существование железа-60 в космосе было лишь теоретическим предположением, хотя и были косвенные указания на то, что атомы такого железа входили в состав древних метеоритов. Спутник НАСА «РЕССИ» [88] RHESSI (Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager) (англ.) — Солнечный спектрограф высоких энергий Рейвена Рамати. Выведен на орбиту в 2002 году. Аппарат назван в честь американского ученого Рейвена Рамати (1937–2001) — пионера исследований физики Солнца, специалиста в области гамма-лучевой астрономии, ядерной астрофизики и космических лучей. обнаружил железо-60 среди звезд как раз тогда, когда мюнхенская команда отыскала следы сверхновой в образце железо-марганцевой корки. Атомы железа-60 смешиваются с другими распознаваемыми продуктами недавних звездных взрывов в Млечном Пути, однако их можно выявить благодаря гамма-лучам, испускаемым в процессе радиоактивного распада. После вывода на орбиту в 2006 году спутника Европейского космического агентства «Интеграл» дело обнаружения в космосе железа-60 было поставлено на твердую основу.