Как образуются элементы: анализ пыли из взрывающихся звезд, которая проливается дождем на Землю

Все атомы вокруг нас пережили самые мощные взрывы во Вселенной. Тяжелые элементы, такие как железо в нашей крови, были выкованы в звездах и выброшены при их взрывах в конце жизни. Пыль от этих далеких взрывов до сих пор падает на Землю. Ученые ищут ее следы, чтобы узнать, как сверхновые повлияли на историю Земли и, возможно, обнаружить ключи к происхождению самых тяжелых элементов Вселенной.

Ключевым маркером такой межзвездной пыли является редкий радиоактивный изотоп железо-60 (⁶⁰Fe), который в основном образуется в массивных звездах. Его период полураспада составляет 2,6 миллиона лет. Впервые ⁶⁰Fe звездного происхождения был обнаружен в 2004 году в ферромарганцевых корках на дне океана. Эти данные указали на приток пыли от близкой сверхновой около 2 миллионов лет назад, что позже было подтверждено исследованиями океанических осадков и лунных пород. Более поздние находки выявили еще один приток пыли около 7 миллионов лет назад.

В 2019 году анализ 500 кг антарктического снега возрастом не более 20 лет обнаружил 10 атомов ⁶⁰Fe межзвездного, а не техногенного происхождения. Это стало первым прямым доказательством, что пыль от сверхновых падает на нас и сегодня. Последующие исследования океанических отложений позволили проследить этот процесс за последние 35 000 лет.

Следующая цель — поиск в тех же геологических архивах плутония-244, самого долгоживущего изотопа плутония (период полураспада 81 млн лет). Он образуется в результате астрофизического r-процесса, но где именно во Вселенной — в сверхновых или при слиянии нейтронных звезд — до сих пор неизвестно. Если ²⁴⁴Pu будет находиться вместе с ⁶⁰Fe, это укажет на его происхождение из сверхновых. Охота на древнюю звездную пыль продолжается.