Невозможное возможно: на Земле найдены изотопы веществ, которые не должны существовать
Мы ожидаем увидеть много тяжелых элементов в вихрях пыли и газа, которые сформировали нашу планету эоны назад, но большинство из них должны были распасться на более стабильные формы задолго до этого. Таким образом, обнаружение подобных элементов в земной коре сравнительно близко от поверхности поднимает некоторые интересные вопросы.
Находка может кое-что рассказать нам о катастрофических космических событиях, происходящих в пределах нескольких сотен световых лет от Земли и имевших место относительно недавно в нашей геологической истории. Она также может пролить свет на то, как образуются атомные «тяжеловесы».
Формирование атомов требует много энергии. Протоны могут быть сжаты в гелий под действием гравитации звезды, но «построить» массивный атом такого вещества, как например плутоний, вам понадобится колоссальная энергия.
Во Вселенной есть несколько условий, при которых может происходить «быстрый нейтронный захват», или так называемый r-процесс. Среди них — слияние сверхновых и нейтронных звезд.
За всю историю мироздания множество звезд взрывались и остывали, рассыпая по космосу густую пыль из атомов железа, урана, плутония, золота и других тяжелых элементов. Таким образом, следовало ожидать, что планеты, подобные Земле, поглотили приличное количество этого «мусора» в момент своего формирования.
Но не все элементы рождаются одинаковыми. Вариации числа нейтронов делают одни изотопы более стабильными, чем другие. Железо-60, например, существует ничтожный отрезок времени, если рассматривать его в космическом масштабе. Спустя всего каких-то жалких 2,6 миллиона лет этот изотоп распадется на обычный никель.
Обнаружение этого короткоживущего изотопа на нашей планете — особенно в коре, вне досягаемости современных искусственных техногенных процессов — означало бы, что этот изотоп совсем недавно прибыл на Землю из космоса. Что самое интересное, железо-60 уже было замечено в образцах горных пород, сформировавшихся всего пару миллионов лет назад. Изотоп также был найден в материалах, принесенных с поверхности Луны.
Но чтобы получить хорошее представление о конкретном виде r-процесса, в результате которого были образовались эти образцы, стоит узнать, какие еще изотопы удалось обнаружить в тех же условиях.
Физик Антон Валлнер из Австралийского национального университета возглавил группу исследователей, целью которых был поиск новых образцов железа-60 и попытки идентифицировать изотопы других тяжелых элементов поблизости.
В результате ученые обнаружили плутоний-244, изотоп с периодом полураспада чуть более 80 миллионов лет – довольно стабильный для плутония, но все еще весьма неожиданный для нашей планеты, которая сформировалась целых 4,5 миллиарда лет назад.
В целом, команда обнаружила два различных следа железа-60, которые должны были появиться в течение последних 10 миллионов лет. Оба образца сопровождались небольшими, но значительными количествами плутония-244, каждый в аналогичном соотношении. При этом количество плутония в них ниже, чем можно было бы ожидать, если бы за образование изотопов железа были бы ответственны сверхновые, что указывает на вклад других r-процессов.
Что именно скрывается за этой россыпью инопланетной космической пыли, пока остается на усмотрение нашего воображения. «Возможно, этот плутоний-244 действительно образовался при взрывах сверхновых или же мог остаться от гораздо более древнего, но даже более впечатляющего события, такого как взрыв нейтронной звезды», — пишут исследователи.
Физики обнаружили пару крупных, все еще радиоактивных изотопов в образцах глубоководной коры, поднявшейся с высоты 1500 метров ниже Тихого океана