Ученые нашли древнейшую космическую пыль

Внутри одного из фрагментов знаменитого Мёрчисонского метеорита, который упал в окрестностях одноименной деревни на юге Австралии в 1969 году, ученые нашли следы самой древней на данный момент материи в Солнечной системе. Ее возраст – окол 7 млрд. лет. Изучение этой космической пыли поможет раскрыть историю жизни и смерти соседних звезд.

«Можно сказать, что мы держим в руках окаменевшие останки звезд. Эти частицы звездной пыли находились в заточении внутри метеорита миллиарды лет назад. Это сделало их идеальными капсулами времени, внутри которых сохранились следы эпохи, которая закончилась еще до рождения Солнечной системы», — объяснил один из авторов статьи, доцент Чикагского университета Филипп Хек.

Земля и прочие планеты, как и само Солнце, сформировались примерно 4,5 млрд лет назад в результате сжатия облака материи, которое состоялло из межзвездного газа и пыли. Следы этой первичной материи Солнечной системы, как предполагают ученые, должны были сохраниться в недрах самых древних комет и астероидов, чьи первые фрагменты, в частности, должны доставить на Землю миссиями OSIRIS-REx и «Хаябуса-2» в ближайшие годы.

Позже приток материи в Солнечную систему прекратился, так как возникла так называемая гелиосфера — пузырь из горячей плазмы солнечного ветра. Он окружает все планеты Солнечной системы и ее ближайшие окраины, а также не дает частицам космической пыли проникнуть внутрь себя, выталкивая их назад в открытый космос. Благодаря этому изотопный и химический состав Солнечной системы заметно отличается от того, как устроена межзвездная среда.

Границы гелиосферы, как недавно выяснили инструменты зондов серии Voyager, находятся примерно в 120 раз дальше от Солнца, чем Земля. По этой причине астрономы получили первые достоверные данные о свойствах межзвездного пространства только в прошлом году, когда Voyager 2 начал изучение космоса за пределами этого плазменного пузыря. По этой причине следы космической пыли, сохранившиеся внутри метеоритов, представляют огромный интерес для астрономов и геологов.

Галактика до начала времен

Хек и его коллеги нашли самые древние из известных сегодня следы космической пыли в Солнечной системе, изучая содержимое осколков метеорита, который упал в окрестностях австралийской деревни Мёрчисон в 1969 году. Он быстро стал известен благодаря тому, что геологи и химики нашли в нем множество аминокислот, примитивных «кирпичиков жизни», в том числе и те, которые на Земле не существуют.

Авторов статьи интересовали более простые и невзрачные компоненты метеорита — зерна карбида кремния, тугоплавкого соединения углерода и кремния. Эти частицы в больших количествах формируются в верхних слоях атмосферы звезд на последних этапах их жизни. В случае с Мёрчисонским метеоритом они явно носили межзвездное происхождение, так как доли изотопов различных элементов внутри них не совпадали с соответствующими значениями для материи Солнечной системы.

Геологи попытались измерить их возраст, воспользовавшись одной закономерностью. Чем дольше зерна космической пыли проводили в межзвездной среде до попадания в «зародыш» Солнечной системы, тем чаще они подвергались действию космических лучей высокой энергии. Эти частицы, в свою очередь, сталкивались с атомами различных соединений, которые есть внутри пыли, и порождали вещества, которые звезды обычно не вырабатывают.

Эта закономерность позволяет вычислить возраст частиц космической пыли, опираясь, к примеру, на соотношение долей неона-21 и гелия-3. Руководствуясь этой идеей, Хек и его коллеги размололи несколько десятков крупных зерен межзвездной материи, пропустили их через ускоритель частиц и точно вычислили их доли.

Оказалось, что большая часть из них возникла относительно недавно — примерно 4,6-4,9 млрд лет назад. Это говорит о том, что перед появлением Солнечной системы произошла мощная вспышка звездообразования по соседству с «зародышем» нашего светила. Еще одно событие такого рода, как на то указывают самые древние зерна пыли, произошло примерно 7 млрд лет назад.

«Многие коллеги думали, что звезды формировались в Млечном Пути с примерно постоянной скоростью. Благодаря этому метеориту и зернам пыли мы получили первые прямые свидетельства того, что это было не так. 7 млрд лет назад в галактике произошло событие, резко ускорившее формирование новых светил», — заключил Хек.