Сверхновые осыпали Землю радиоактивным мусором

Порядка двух миллионов лет назад по соседству с Землей взорвалась гигантская звезда. Если австралопитеки и другие ранние гоминиды смотрели на небо, они наверняка заметили внезапное появление звезды, пылающей ярче, чем полная Луна: жуткого голубоватого маяка, который был виден, возможно, даже днем. Взрыв, который произошел в 300 световых годах от нас, был недостаточно близко, чтобы нанести вред жизни на Земле. Но для планеты он тоже не прошел незамеченным: когда звезда взорвалась, она забрызгала наш мир и Луну формой нестабильного радиоактивного железа.

Астрономы, изучающие отпечатки распадающегося железа в отложениях на дне моря, пришли к выводу, что где-то 1,5-2,3 миллиона лет назад взорвались несколько сверхновых. Еще ученые подозревают, что знают, где именно в небе случились эти взрывы.

Две статьи, опубликованные в Nature, описывают эти события и объясняют, как они, возможно, поучаствовали в создании Местного пузыря — большой космической пещеры, вмещающей Солнечную систему и ближайшие звезды. Кроме того, эти сверхновые могли повлиять на эволюцию жизни на Земле.

Звездная пыль

Внутри умирающих звезд выпекается большая часть элементов периодической таблицы. Элементы, которые выбрасываются сверхновой, оставляют подсказки о типе умирающей звезды, что, в свою очередь, помогает астрономам определить, когда и где произошла космическая смерть.

Проблема в том, что сначала нужно найти эту звездную пыль.

«Если вся она разом свалится на голову, будет больно, — говорит Брайан Филдс из Университета Иллинойса. — Но если распространится по всей Земле, то станет незаметной».

В 1999 году ученые, изучающие глубоководную кору Земли, обнаружили крошечные количества нестабильной формы железа — железа-60 — которые могли родиться в брюхе давно умершей гигантской звезды. Спустя пять лет, исследования возраста железа-60 показали, что звезда должна была взорваться поблизости порядка двух миллионов лет назад.

Теперь же другая команда решила взглянуть на железо-60, изъятое у глубоководной коры в Индийском, Тихом и Атлантическом океанах, а также на другие связанные с ним материалы — конкреции и отложения. И все оказалось намного сложнее.

Во-первых, глубоководная астрономия, как ее называет автор работы Антон Воллнер из Австралийского национального университета, выявила, что сигнатура старого железа может быть результатом взрыва еще одной сверхновой возрастом в восемь миллионов лет.

«Они первыми указали на то, что могла быть еще одна сверхновая, — говорит Филдс. — Свидетельства в пользу этого не такие сильные, как с сигналом в два миллиона лет, но тем не менее это интригующее послание из далекого прошлого».

Еще более ученых озадачила скорость, с которой железо-60 накапливалось в отложениях морского дна с течением времени. Как и ожидалось, железо было двух миллионов лет возрастом, но скапливалось в течение более миллиона лет.

«Такой сигнал говорит о больше чем одной сверхновой», — говорит Дженни Фейге из Технического университета Берлина. Возможно, это смазанный сигнал работы множества сверхновых или же расширяющегося кольцом мусора, созданным взрывами за много лет. Часть ответа на этот вопрос зависит от того, как много железа накопилось в отложениях, постоянно размываемых течениями и морскими организмами.

«Мы используем морские отложения как телескоп, — объясняет Филдс. — Вам только нужно понять этот телескоп, а вместе с ним и тех, кто в нем живет. Это в новинку для астрономов».

Прах к праху

Если это так, эти смазанные отпечатки прекрасно накладываются на результаты второй статьи, опубликованной в Nature. Вместо того чтобы пытаться понять, когда железо-60 прибыло на Землю, вторая группа ученых решила понять, откуда оно взялось.

Пространство между звездами заполнено диффузной завесой газа и пыли. Но Солнечная система и ее соседи находятся в большой горячей пустоте, которую почему-то назвали Местным пузырем. Астрономы полагают, что он образовался порядка 10-20 миллионов лет назад, когда ближайшие гигантские звезды выросли, взорвались и иссушили горячим газом космос.

Ученые подозревают, что эти давно почившие звезды жили в соседнем звездном скоплении, известном как звездная ассоциация Скорпиона-Центавра, которое также могло быть ответственным за орошение Земли железом-60.

На основании наблюдаемых движений звезд, Дитер Брейтшвердт из Технического университета Берлина и его команда перевели часы и выяснили, где именно в космосе скопление Скорпиона-Центавра могло быть несколько миллионов лет. Затем они населили скопление, отталкиваясь от существующих теорий, и позволили звездам взорваться. В рамках симуляции, разумеется.

Они обнаружили, что молодые звезды в ассоциации могли «отложить» атомы железа-60, которые нашли в земной коре. Время межзвездной пересылки, размеры звезд, расстояния — все подходит.

«Это как собрать воедино различные части головоломки и увидеть целостную картину», говорит Брейтшвердт.

Ученые говорят, что глубоководные отпечатки, вероятнее всего, появились от множества сверхновых, которые были видимы в созвездиях Весов и Волка. Две ближайших сверхновых несут ответственность за большую часть железного сигнала, включая взрыв 2,3 миллиона лет назад — когда австралопитеки и первые члены рода Homo еще бродили по Африке — и 1,5 миллиона лет назад, когда австралопитеки исчезли и Homo erectus начал населять земной шар.

Тем не менее команда отмечает, что остается возможность того, что железо-60 появилось не в результате непосредственно отдельных взрывов. Взрывающиеся звезды уже могли создать пузырь в космосе, а мусор от всех этих взрывов — скопиться в оболочке пузыря. Железо могло скопиться на Земле еще тогда, когда оболочка окутала Солнечную систему несколько миллионов лет назад. Это сделало бы сигнал железа-60 возрастом в восемь миллионов лет назад еще более загадочным.

«Если оболочка Местного пузыря действительно дошла до нас только два-три миллиона лет назад, тогда более старый сигнал не имеет ничего общего с эволюцией Местного пузыря, и нам придется поискать другое объяснение», говорит Фейге.

Фантастическое путешествие

Сверхновые, которые взрываются поблизости, могут напугать. Но чтобы сверхновая действительно испортила вам день, она должна взорваться в 30 световых годах от Земли. Но такие взрывы уже давно случились, в ином случае они положили бы конец всему живому на Земле.

Вместо этого ученые предполагают, что эффекты этих взрывов могут быть менее заметными: высокоэнергетические частицы попадают в атмосферу Земли и влияют на образование облаков, что, в свою очередь, приводит к крупномасштабным изменениям климата.

Эта часть древней истории пока не проработана. Но используя морское дно в качестве гигантского телескопа, астрономы будут продолжать изучать звезды и собирать по частям историю о том, как галактика влияла на Землю все эти миллионы — даже миллиарды лет.