Когда плутоний просачивался на землю
Глубоко в море следы крупного космического события. Он выбрасывал элементы, которые до сих пор выдают свое внеземное происхождение.
Ученые сделали редкое открытие в образце материала океанической коры: порода содержала около дюжины атомов изотопа плутония Pu-244. Этот элемент не встречается в природе на Земле, и реакторы ядерного оружия производят другой изотоп. Следовательно, остаётся только один вывод: он попал на Землю из космоса, где его и сегодня можно обнаружить на дне морских глубин.
Команда во главе с Антоном Вальнером из Центра Гельмгольца Дрезден-Россендорф сообщила о своей находке в журнале «Наука».
Все элементы, кроме водорода и гелия, получены из атомов, образовавшихся в звездах. Чем тяжелее элемент, тем более экстремальными обычно должны быть условия для его образования. В случае плутония учитываются два экстремальных космических события: определенные типы сверхновых и столкновение двух нейтронных звезд. В обоих случаях новообразованные атомы выбрасываются далеко в межзвездное пространство, откуда иногда просачиваются на планеты пролетающих звезд. В сверхновой умирающая звезда подвергается сложной схеме сжатия и расширения, при этом звездный материал постоянно сталкивается. При слиянии нейтронных звезд крошечные, но сверхплотные остатки таких сверхновых подходят так близко, что, вероятно, сливаются в черную дыру в результате невообразимо энергичного столкновения. С помощью гравитационных волн физики смогли наблюдать такой процесс в 2017 году.
В поисках редких атомов Валлнер и его команда теперь хотят узнать больше о том, какой из этих двух процессов производит сколько плутония. И наоборот, это дает представление о том, как разворачиваются два события и какие силы действуют в каждом случае.
Другой внеземной элемент в породе - изотоп железа Fe-60 - позволяет предположить, что в этом образце сохранились следы двух отдельных потоков сверхновых. Изотоп также производится только в умирающих звездах. Согласно их датировке образцов слоев, он упал на Землю один раз в диапазоне от четырех до одного миллиона лет назад и снова около семи миллионов лет назад. Плутоний тоже мог просочиться вниз.
Откуда берется плутоний?
Однако, по словам Валлнера, есть некоторые свидетельства того, что плутоний возник в результате гораздо более редкого, но все же гораздо более экстремального слияния двух нейтронных звезд. Потому что, если довольно частые сверхновые (в Млечном Пути они случаются один или два раза в столетие) производят плутоний, команде придется либо найти его больше, либо астрофизикам придется пересмотреть свои модели сверхновых. Pu-244 распадается с периодом полураспада 81 миллион лет и, следовательно, сохраняется в течение длительных периодов времени, так что плутоний в образце породы со дна океана мог достичь Земли намного раньше, чем Fe-60. Wallner отмечает в пресс-релизе, что теоретические соображения также говорят в пользу этого сценария.
Высокоспециализированные детекторы, такие как те, что работают в HIAF (Ускоритель тяжелых ионов) Австралийского национального университета (ANU) в Канберре, сделали находку возможной. Они не только позволили команде выудить из образца отдельные атомы плутония, но и отличить его от его земного варианта: в верхних слоях образца породы эксперты обнаружили плутоний-239, который, вероятно, был высвобожден при атомной бомбардировке. испытаний, а затем в Тихом океане достигли.