«Общее количество звезд во Вселенной больше, чем все песчинки на всех пляжах планеты Земля», – сказал Карл Саган в своем культовом сериале «Космос». Но когда два из этих зерен сделаны из кремний-кислородного соединения, называемого кремнеземом, и они были обнаружены, скрываясь глубоко внутри древних метеоритов, извлеченных из Антарктиды, они могут быть от звезды, возможно, даже той, чей взрывной коллапс вызвал формирование самой Солнечной системы.
Исследователи из Университета Вашингтона в Сент-Луисе при поддержке Центра космических наук Макдоннелла объявили об открытии двух микроскопических зерен диоксида кремния в примитивных метеоритах, происходящих из двух разных источников. Это открытие удивительно, потому что кремнезем – один из основных компонентов песка на Земле сегодня – не является одним из минералов, которые, как считается, сформировались на раннем околозвездном диске материала Солнца.
Вместо этого считается, что два кварцевых зерна были созданы одной сверхновой, которая засела раннюю солнечную систему своим отброшенным материалом и помогла привести в движение возможное образование планет.
Согласно пресс-релизу Вашингтонского университета, «это немного похоже на изучение секретов семьи, которые жили в вашем доме в 1800-х годах, изучая частицы пыли, которые они оставили по трещинам в половицах».
До 1960-х годов большинство ученых полагало, что ранняя Солнечная система настолько горячая, что пресолярный материал не мог выжить. Но в 1987 году ученые из Чикагского университета обнаружили мелкие алмазы в примитивном метеорите (те, которые не нагревались и не перерабатывались). С тех пор они нашли зерна более десяти других минералов в примитивных метеоритах.
Ученые могут сказать, что эти зерна получены от древних звезд, потому что у них очень необычные изотопные подписи, а разные звезды производят разные пропорции изотопов.
Но материал, из которого была изготовлена наша Солнечная система, был смешанным и гомогенизированным до образования планет. Итак, все планеты и Солнце имеют почти такую же «солнечную» изотопическую композицию.
Метеориты, большинство из которых являются кусками астероидов, также имеют солнечный состав, но в глубине примитивных – это чистые образцы звезд, а изотопные составы этих пресолярных зерен могут дать ключ к их сложным ядерным и конвективным процессам.
Некоторые модели эволюции звезд предсказывают, что кремний может конденсироваться в более прохладных внешних атмосферах звезд, но другие говорят, что кремний полностью поглощается образованием силикатов, богатых магнием или железом, в результате чего ни один из них не образует кремний.
«Мы не знали, какая модель была правильной, а какая нет, потому что у моделей было так много параметров», – сказал Пьер Хэнекур, аспирант на Земле и планетарных наук в Вашингтонском университете, и первый автор статьи, которая будет опубликована в выпуск 1 мая «Астрофизических журнальных писем».
Под руководством профессора физики доктора Кристин Флосс, который нашел некоторые из первых зерен кремнезема в метеорите в 2009 году, Хэнекур исследовал кусочки примитивного метеорита, привезенного из Антарктиды, и разместил единственное зерно кремнезема из 138 преслолярных зерен. Зерно, которое он обнаружил, было богато кислородом-18, что означало его источник как из сверхновой сверхновой.
Выяснив, что наряду с другим обогащенным кислородом-18 зерном кремнезема, идентифицированным в другом метеорите аспирантом Сючао Чжао, Хэнекур и его команда приступили к выяснению того, как такие зернистые кварцы могут образоваться в рушительных слоях умирающей звезды. Они обнаружили, что они могут воспроизводить обогащение кислородом-18 двух зерен путем смешивания небольших количеств материала из богатых кислородом внутренних зон звезды и обогащенной кислородом 18 богатой гелием / углеродной зоной больших количеств материала из внешнего водорода оболочка сверхновой.
На самом деле, сказал Хэнекур, смешивание, которое произвело композицию из двух зерен, было настолько схожим, что зерна могли бы исходить из одной и той же сверхновой – возможно, той самой, которая вызвала крах молекулярного облака, который сформировал нашу Солнечную систему.
«Это немного похоже на изучение секретов семьи, которые жили в вашем доме в 1800-х годах, изучая частицы пыли, которые они оставили в трещинах в половицах».
Древние метеориты, несколько микроскопических зерен звездного песка и множество лабораторных работ … это пример космической криминалистики в лучшем виде!