Залізо-60 не з нашого світу: звідки взявся цей ізотоп на Землі

Є невелика кількість ізотопів, які можуть розповісти про стародавні вибухи наднових і про те, як вони допомогли сформувати Землю і Сонячну систему. Найчастіше вчені звертають свою увагу під час досліджень на ізотоп залізо-60. Чому він такий важливий? Про це пише IFLScience.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Наднові та кілонові

Більшість хімічних елементів, із яких складається наша планета, утворюються під час потужних космічних вибухів: або наднових, або кілонових. Вважається, що щонайменше один, а можливо й кілька подібних космічних вибухів сталося до появи Сонця в близькому до нас регіоні Чумацького Шляху. Нагадуємо, що масивні зірки, у яких закінчилося водневе паливо, вибухають надновими. У результаті в космос вилітають як створені в надрах зірки хімічні елементи не важчі за залізо, так і елементи, створені під час вибуху, але вони важчі за залізо. Що стосується кілонових, то ці вибухи відбуваються під час зіткнення нейтронних зірок, тобто залишків ядер зірок, які вибухнули надновою. Унаслідок цього вибуху в космос також відлітає багато найважчих хімічних елюентів.

Передбачається, що прилеглі космічні вибухи наповнили різними хімічними елементами газову хмару, з якої з'явилося Сонце і вся Сонячна система. Хоча більша частина хмари складалася з водню і гелію, різні процеси призвели до того, що ці два хімічні елементи стали дуже рідкісними на Землі. Але інші елементи навпаки накопичилися в складі планети.

Різні версії заліза

Ці елементи складалися із суміші стабільних і радіоактивних ізотопів, тобто нестабільних версій атомів тих чи інших хімічних елементів, що піддаються розпаду з різною швидкістю.

Якщо говорити про залізо, то в її складі сконцентрувалося багато заліза-56, тобто це атом заліза з 26 протонами і 30 нейтронами. Менше було заліза-54 і заліза-57. У цих атомів також 26 протон, але 28 і 31 нейтрон відповідно. Зовсім мало виявилося заліза-58. Це не радіоактивні ізотопи, а тому їх і зараз так само багато, як і мільярди років тому. Тим більше, що деякі з цих ізотопів продовжують потрапляти на Землю разом із метеоритами.

Вибухи наднових також заповнили газову хмару деякою кількістю заліза-55, заліза-59 і заліза-60, які є радіоактивними ізотопами.

Період напіврозпаду заліза-59 становить 44,6 дня. Якщо якась кількість цього ізотопу і потрапила в газову хмару, то вона зникла ще до появи Землі. Період напіврозпаду заліза-55 становить 2,7 року, але цього все одно мало, щоб виявити його ще до появи нашої планети.

Чому залізо-60 такий особливий ізотоп?

Залізо-60 є особливим ізотопом. Його період напіврозпаду становить 2,6 млн років. Тому сліди його існування можна виявити на Землі, навіть після того, як він зник. Бета-розпад перетворює залізо-60 на кобальт-60, який потім відносно швидко перетворюється на нікель-60. Розподіл заліза-60 у ранній Сонячній системі було досліджено шляхом пошуку великої кількості нікелю-60.

Водночас учені виявили у відкладеннях на дні океанів кілька піків збільшення кількості заліза-60 за останні кілька десятків мільйонів років. На Землі цей ізотоп не може з'явитися природним чином і планета не може концентрувати його у великих кількостях. Вважається, що збільшення кількості заліза-60 відбувалося разом із вибухами наднових у відносно близькому до нас регіоні космосу. Але ці ізотопи, як і ті, що пов'язані з утворенням Землі, вже давно зникли.

Те, що залізо-60 прибуло до нас із космосу, підтвердили дослідження Місяця, де також за останні кілька десятків мільйонів років було виявлено піки збільшення кількості цих ізотопів.

Учені з'ясували, що величезна кількість заліза-60 прибула на Землю в період між 3,4-1,7 млн років тому і десь 8 млн років тому. Одні вчені вважають, що джерелом ізотопу став вибух наднової, але інші кажуть, що це був вибух кілонової.

Залізо-60 і глобальне похолодання на Землі

Є ще одне питання, на яке поки що не можуть дати відповідь учені. Вважається, що залізо-60, хоч і є радіоактивним ізотопом, у виявлених обсягах не становило загрози для Землі. Але піки збільшення його кількості на нашій планеті збіглися з періодами сильного похолодання. Саме по собі залізо-60 не може бути відповідальним за це явище, але, можливо, космічні промені, що прибули з ізотопами, від того ж вибуху наднової або кілонової могли спровокувати збільшення хмарного покриву, що вплинуло на зниження глобальної температури на Землі.

Як уже писав Фокус, NASA завершило випробування лазерного зв'язку в глибокому космосі. NASA досягло приголомшливої пропускної спроможності передачі даних із глибокого космосу за допомогою нової системи лазерного зв'язку.

Стосовно вибухів у космосі, то Фокус уже писав про те, що невідома аномалія спровокувала руйнування одного із супутників зв'язку США. Тепер є загроза для інших супутників.