Звёздная пыль в антарктическом льду показала, где летела Солнечная система

Железо-60 на Земле почти не рождается. Этот радиоактивный изотоп делают взрывы массивных звёзд, а живёт он по космическим меркам недолго: то, что было в веществе молодой Земли, распалось задолго до появления людей. Значит, каждый найденный сегодня атом железа-60 прилетел откуда-то снаружи.

Поэтому находка 2019 года выглядела странно. Группа Доминика Колля растопила свежий антарктический снег и нашла в нём атомы железа-60. Никакой близкой сверхновой в последние тысячелетия не было.

Метка, которая не умеет лежать долго

Ценность железа-60 в его нестойкости. Половина атомов распадается примерно за два с половиной миллиона лет, и это очень мало по сравнению с возрастом планеты. Всё, что было в породах изначально, давно исчезло, поэтому свежий атом означает свежую доставку.

Такие доставки уже ловили. В океанских отложениях находят слои железа-60 возрастом в миллионы лет — следы сверхновых, вспыхнувших по соседству в те эпохи. Но океанское дно перемешивают течения и донные животные, и разрешение по времени там грубое.

Снег копит то, что падает с неба

Антарктида удобна именно этим. Снег ложится слоями, слои почти не перемешиваются, и каждый из них запечатывает то, что падало на планету в свой год. Получается архив: копаешь глубже — читаешь более древнюю эпоху.

Объяснений у находки было два. Первое: Солнечная система прямо сейчас идёт сквозь одно из межзвёздных облаков — их в нашем углу галактики около пятнадцати, — и собирает из него пыль, в которой сидит железо-60. Второе: это затихающее эхо древних сверхновых, обсыпавших Землю миллионы лет назад. Ливень превратился в морось.

Различить их можно только одним способом: посмотреть, менялось ли количество прилетающего железа во времени. Облако Земля проходит за десятки тысяч лет, сверхновая отгремела миллионы лет назад, и скорости изменений у этих двух версий совершенно разные.

Триста килограммов льда ради нескольких атомов

Для этого взяли пласт антарктического льда возрастом от сорока до восьмидесяти тысяч лет — триста килограммов. Лёд растопили, химически вытащили из воды крошечную долю железа и отправили её на ускорительную масс-спектрометрию в Австралийский национальный университет, где атомы считают буквально поштучно.

Ожидание было спокойным. По прежним замерам в поверхностном снегу и в океанских осадках возрастом в несколько тысяч лет выходил ровный уровень выпадения, и логично было увидеть его же.

Увидели меньше. Не ноль, но заметно ниже ожидаемого: в ту эпоху межзвёздной пыли до Земли доходило меньше, чем доходит сейчас.

Это и есть главный результат, и он сразу отсекает одно из объяснений. Эхо древних сверхновых угасало бы плавно, на масштабе миллионов лет. Изменение за десятки тысяч лет для такой картины слишком резкое. Источник железа-60 оказывается местным и близким.

Астрономы независимо назвали похожие даты

Здесь в историю входит чужая работа. Год назад другая группа восстанавливала историю самих межзвёздных облаков и пришла к выводу, что они, скорее всего, родились при взрыве звезды. По их расчётам Солнечная система вошла в Местное межзвёздное облако когда-то между сорока и ста двадцатью четырьмя тысячами лет назад.

Ледяной архив показывает перемену в том же диапазоне. Два независимых способа — счёт атомов в Антарктиде и астрономическая реконструкция — указали на одно окно времени.

Сходится не всё

Если облака действительно выброшены взрывом звезды, железа-60 в них должно быть гораздо больше, чем видно во льду. Авторы пишут об этом прямо: полного совпадения нет, и происхождение местных облаков остаётся открытым.

Есть и ограничение самого метода. Речь идёт о считанных атомах на сотни килограммов льда, и любой вывод здесь держится на очень малых числах. Один пласт льда — одна эпоха, а между слоями снег мог переноситься ветром.

Следующий шаг авторы называют сами: брать лёд постарше. Если в более глубоких слоях уровень железа-60 снова меняется, по этим переменам можно будет проследить маршрут Солнечной системы через соседние облака, не выходя за пределы Антарктиды.