Ученые: ранняя Солнечная система содержала «неестественные» изотопы

Опубликовано в Март 5, 2016, 19:30
Комментарии: выкл

Один из самых древних метеоритов на Земле раскрыл одну из главных тайн Солнечной системы — излишки одного из изотопов урана в нем указали на то, что «стройматериалы», из которых сформировалась наша планета, содержали «неестественные» изотопы, котроые нельзя найти в природе из-за их нестабильности.1 / 2

. Химический анализ одного из древнейших метеоритов показал, что в материи новорожденной Солнечной системы присутствовал кюрий – сверхтяжелый элемент, отсутствующий в природе из-за короткого периода полураспада, что говорит о необычном характере его «производства» внутри сверхновых, пишут ученые в журнале Science Advances.

«Наше открытие особенно важно по той причине, что оно показывает, что все тяжелые элементы, рождающиеся и рождавшиеся в ходе взрывов сверхновых, формируются в ходе одного и того же процесса, друг вместе с другом, что, как мы считали раньше, было абсолютно невозможным», — заявил Николас Дофас (Nicolas Dauphas) из университета Чикаго (США).

Дофас и его коллеги Франсуа Тиссо (Francois Tissot) и Лоуренс Гроссман (Lawrence Grossman) выяснили, что Солнечная система в юности содержала в себе сверхтяжелые изотопы металлов, не встречающихся в природе, изучая особые «временные капсулы», так называемые кальций-алюминиевые включения, в образцах древнейших метеоритов, когда-либо падавших на Землю.

Как объясняют ученые, недра Солнца и других светил способны производить относительно легкие химические элементы в практически неограниченных количествах, «склеивая» более легкие ядра в более тяжелые. Однако, начиная с железа-56 и никеля-62, температуры и давления в ядре светил становится недостаточно для того, чтобы формировать более тяжелые элементы.

Тем не менее, они все же существуют, и присутствуют в породах Земли, других планет и даже звезд в достаточно больших количествах. Их источником, как сегодня считают астрономы, являются сверхновые, в ходе вспышек которых достигаются температуры и давления, необходимые для «производства» урана, актиния и прочих радиоактивных элементов.

Ученых, по словам Дофаса, давно интересовало то, как эти элементы образуются внутри умирающих звезд и то, какие из них присутствовали в ранней Солнечной системе, сформировавшейся, как сегодня считают астрогеологи, из пыли и газа, рожденных в ходе взрыва сверхновой неподалеку от нас.

Ключом к ответу на этот вопрос является кюрий-247 – один из самых тяжелых изотопов во Вселенной, обладающий достаточно коротким периодом полураспада – всего 15,6 миллиона лет. Ученых интересует то, как много этого вещества содержалось в ранней Солнечной системе – его количество напрямую указывает на то, каким путем формировались тяжелые элементы в престарелых звездах, и отличался ли этот процесс для разных групп тяжелых элементов.

Данный элемент, как объясняет Дофас, распадается в уран-235. Соответственно, минералы, сформировавшиеся в ранней Солнечной системе, если она содержала в себе кюрий-247, будут содержать в себе больше урана-235 по отношению к другим его изотопам, чем современные земные породы.

Руководствуясь этой идеей, авторы статьи изучали изотопный состав метеоритов, сформировавшихся в первые дни жизни Солнечной системы. В одном из них, в камне под именем «Любопытная Мария», названным так в честь Марии Кюри, ученым удалось найти микрокапли первичных пород, в которых доля урана-235 была на 6% выше, чем  в среднем в современной Солнечной системе.

Подобный результат означает, что Солнечная система содержала в себе неожиданно большие количества кюрия-247, что напрямую противоречит предыдущим оценкам и теоретическим предсказаниям, и что заметно меняет наши представления о том, как формируются тяжелые элементы в звездах.

По словам Дофаса, большое количество кюрия-247 в первичной материи Солнечной системы говорит о том, что он и другие радиоактивные  изотопы формируются внутри недр звезд по одной и той же «технологии» – путем так называемого «быстрого» захвата нейтронов ядрами будущих тяжелых элементов.

Как считают авторы статьи, данное открытие должно заставить физиков пересмотреть теории нуклеосинтеза, описывающие процесс заполнения Вселенной золотом, ураном и другими более сложными элементами.

Помимо этого, открытие кюрия-247 в новорожденной Солнечной системе говорит о том, что мы можем использовать данный элемент для достаточно точной оценки «зародышей» планетных систем и недавно родившихся экзопланет, замеряя количество этого изотопа в их материи.

Источник: ria.ru

Читайте также: