Бериллий-10 зашкаливает: сверхновая могла оставить аномалию на дне Тихого океана

Неожиданное открытие, сделанное на дне Тихого океана, может стать для исследователей новым глобальным геологическим временным маркером. Согласно исследованию, опубликованному 10 февраля в журнале Nature Communications, это ранее неизвестное изотопное скопление могло образоваться в результате космических возмущений, вызванных древней сверхновой, которая была близко к Земле.

Почему так много бериллия?

Для определения возраста окаменелостей растений и животных часто используется радиоуглеродный анализ. Однако у этого метода есть свои ограничения. Поскольку период полураспада углерода-14 составляет около 5700 лет, в образцах старше 50 000 лет недостаточно изотопов для обнаружения. Для образцов старше этого возраста требуется анализ других изотопов, таких как бериллий-10, период полураспада которого составляет 1,4 миллиона лет. Это позволяет исследователям определять возраст образцов до 10 миллионов лет назад.

Однако бериллий-10 в природе встречается редко. Изотопы образуются только после того, как высокоэнергетические космические лучи взаимодействуют с кислородом и азотом в верхних слоях атмосферы. Образовавшиеся радионуклиды бериллия-10 выпадают на Землю в виде осадков и поглощаются почвой.

Для синхронизации глобальных архивов датировки необходимо общее геологическое событие, основанное на изотопах бериллия-10. Это событие значительно улучшило бы возможности экспертов по анализу истории планеты. Но, по словам Доминка Колла, физика из немецкого центра Гельмгольца в Дрездене-Россендорфе (HZDR) и ведущего автора исследования, такое событие пока не обнаружено.

— Для периодов, охватывающих миллионы лет, таких космогенных маркеров времени пока не существует, — сказал Колл в своем заявлении.

Новый временной маркер

Однако после анализа двух наборов образцов ферромарганецсодержащей коры, собранных в местах бурения на дне Тихого океана, Колл и его коллеги из Дрезденского технического университета и Австралийского национального университета считают, что теперь у них может быть именно такой временной маркер — геологическая залежь бериллия-10.

Их открытие было основано на результатах масс-спектрометрии с использованием ускорителей. Очистив образцы со дна океана, команда Колла подвергла их воздействию высокого напряжения, чтобы ускорить движение отдельных атомов. Затем эти атомы были перенаправлены с помощью мощных магнитов и зарегистрированы с помощью высокоточного оборудования для обнаружения. Результаты измерений бериллия-10 удивили их.

— Примерно через 10 миллионов лет мы обнаружили почти в два раза больше [бериллия-10], чем ожидали. Мы наткнулись на ранее неизвестную аномалию, — объяснил Колл.

Чтобы убедиться, что их результаты не были случайными из-за загрязнения, команда Колла собрала и проанализировала больше образцов, взятых в других местах Тихого океана. Как и в их первых экспериментах, в этих новых образцах был обнаружен такой же высокий уровень бериллия-10.

Две теории происхождения изотопов

Но что стало причиной такого резкого всплеска содержания изотопов? По словам Колла, это до сих пор остается загадкой, хотя наиболее правдоподобными кажутся две теории. Первая связана с изменениями в циркуляции океана вблизи Антарктиды, которые произошли 10–12 миллионов лет назад.

— Это могло привести к неравномерному распределению [бериллия-10] по Земле в течение некоторого времени из-за изменения океанических течений. Эти изотопы могли в конечном итоге сконцентрироваться в Тихом океане, где их в итоге обнаружили физики, — сказал Колл.

Вторая теория предполагает, что потенциальное событие произошло не на Земле, а в глубоком космосе. По мнению ученых, около 10 миллионов лет назад космические лучи, образовавшиеся в результате взрыва близкой к Земле сверхновой, возможно, прошли через атмосферу планеты. Это могло нанести серьезный ущерб гелиосфере Земли, позволив большему количеству космических лучей взаимодействовать с кислородом и азотом и образуя поток бериллия-10.

Чтобы выяснить, какая из теорий является истинным объяснением, Колл надеется, что он и другие команды смогут сотрудничать и сравнивать дополнительные образцы со всего мира. Обнаружение такого же повышенного уровня бериллия-10 в других местах подтвердило бы гипотезу о сверхновой, в то время как его отсутствие может подтвердить более локальную теорию об океанических течениях.

Ядро нашей планеты не такое твердое, как мы предполагали. Что же происходит на глубине более 5000 километров под земной корой? Подробности в материале 56orb.