Радиоактивное послание из глубин космоса: что скрывает железо-60

За последние годы науке стали известны удивительные подробности о том, как изотоп железа-60 помогает астрономам разгадывать тайны происхождения Солнечной системы и отслеживать древние космические катастрофы.

Большинство химических элементов, из которых состоит наша планета, появились в результате грандиозных звездных взрывов - сверхновых или килоновых. Эти события произошли задолго до формирования Солнца. В результате тяжелые элементы распространились по газовому облаку, из которого позже образовалась вся наша система.

Когда речь заходит о железе, основную массу на Земле составляет стабильный изотоп железо-56, содержащий 26 протонов и 30 нейтронов. В меньших количествах присутствуют также нерадиоактивные железо-54 и железо-57, а железо-58 встречается в совсем небольших дозах.

Совершенно иная судьба у радиоактивных изотопов железа-55, 59 и 60. Железо-59 распадается настолько быстро, что его период полураспада составляет всего 44,6 дня. Уже через год после звездного взрыва выживает менее 1% его атомов. У железа-55 период полураспада чуть дольше - 2,7 года, но и этого недостаточно, чтобы дожить до наших дней.

Особое место среди всех изотопов занимает железо-60. Его период полураспада составляет 2,6 миллиона лет - достаточно долго, чтобы оставить след в истории планеты, но при этом достаточно мало, чтобы позже его можно было отличить от вечных изотопов. Однако ученые научились определять былое присутствие железа-60 даже после его полного распада, отслеживая цепочку превращений через кобальт-60 в никель-60.

Исследования океанических отложений выявили несколько всплесков содержания железа-60 за последние десятки миллионов лет. Поскольку на Земле нет природных процессов, способных производить этот изотоп, его появление однозначно указывает на космическое происхождение.

Внеземную природу всплесков подтвердили находки аналогичных следов на Луне. Там пики концентрации изотопа приходятся на периоды 3,4-1,7 и 8 миллионов лет назад.

Определить точный источник этих космических "подарков" оказалось сложнее. Хотя основными производителями железа-60 считаются сверхновые, его могут создавать и килоновые. Существует и третья версия: источником железа-60 могли стать звезды асимптотической ветви гигантов (AGB). Светила способны не только синтезировать тяжелые элементы, но и рассеивать их в космическом пространстве вместе с алюминием-26. Правда, вероятность недавней близкой встречи с такой звездой крайне мала.

Само железо-60 из-за медленного распада безопасно в тех количествах, в которых оно было обнаружено. Однако периоды повышенной концентрации изотопа совпадают с эпохами планетарного похолодания. Ученые выдвинули интригующую гипотезу: хотя железо-60 напрямую не влияет на климат, космические лучи от тех же звездных взрывов могли стимулировать образование облаков, что привело к глобальным климатическим изменениям.