Куда старше Солнца: обнаружено древнейшее твёрдое вещество на Земле

Туманность Яйцо (на снимке) богата звёздной пылью. Подобные частицы учёные иногда находят в метеоритах.

Туманность Яйцо (на снимке) богата звёздной пылью. Подобные частицы учёные иногда находят в метеоритах.
Иллюстрация NASA, W. Sparks (STScI), R. Sahai (JPL), Janaina N. Avila.

Микрофотография пресолярного зерна размером около восьми микрометров.

Микрофотография пресолярного зерна размером около восьми микрометров.
Иллюстрация Janaina N. Avila.

Туманность Яйцо (на снимке) богата звёздной пылью. Подобные частицы учёные иногда находят в метеоритах.
Микрофотография пресолярного зерна размером около восьми микрометров.

В метеоритах иногда обнаруживаются вкрапления звёздной пыли, которая старше Солнечной системы. Однако новая находка побила все рекорды возраста. Она может предоставить бесценную информацию о далёком прошлом нашего района Галактики.

Открытие описано в научной статье, опубликованной в журнале PNAS.

Как известно, Солнечная система образовалась из облака газа и пыли. Примерно 4,6 миллиарда лет назад в недрах новорождённой звезды начались термоядерные реакции. Эту цифру часто называют возрастом Солнца, хотя само формирование светила, разумеется, стартовало раньше.

Примерно в каждом двадцатом упавшем на Землю метеорите находят пресолярные зёрна. Это вкрапления звёздной пыли, образовавшиеся ещё до рождения Солнца. Они сохранились с тех времён практически неизменными, а потому несут бесценную информацию о составе вещества, из которого образовалась Солнечная система.

Авторы нового исследования изучали пресолярные зёрна карбида кремния (SiC) из метеорита, упавшего в 1969 году в Австралии. Для этого фрагмент небесного камня буквально стёрли в порошок, а потом растворили в кислоте. Пресолярным зёрнам с их микроскопическим размером и химической устойчивостью это не повредило.

"Это похоже на сжигание стога сена, чтобы найти иголку", – сравнивает Филипп Хек (Philipp Heck) из Чикагского университета, первый автор исследования.

В результате в руках учёных оказалось 40 зёрен. Далее требовалось определить их возраст.

Специалисты опирались на содержание в образцах неона-21, который образуется под воздействием космических лучей. По тому, сколько в веществе накопилось этого изотопа, можно определить, как долго оно бомбардируется космическими лучами. Так по уровню воды в ведре можно узнать, давно ли оно стоит под дождём, объясняет Хек.

Оказалось, что изученные пресолярные зёрна очень разнятся по возрасту. Самое молодое из них старше Солнца на 3,9 ± 1,6 миллиона лет, а самое древнее – на невероятные 3 ± 2 миллиарда (!) лет. (Здесь возраст нашей звезды считается равным 4,6 миллиарда лет). По оценкам авторов, как минимум 8% исследованных образцов старше светила на миллиард лет и более.

"Это самое древнее твёрдое вещество из когда-либо найденных, и оно рассказывает нам о том, как в нашей галактике образовались звёзды. Это одно из самых захватывающих исследований, над которыми я работал," – признаётся Хек.

Микрофотография пресолярного зерна размером около восьми микрометров.

Около 60% изученных зёрен старше Солнца менее чем на 300 миллионов лет. Учёные полагают, что это сравнительно молодое вещество образовалось в звёздах, вспыхнувших семь миллиардов лет назад. За несколько сотен миллионов лет до рождения Солнца они как раз вступили в пору старости, и в их заметно остывших атмосферах начала образовываться пыль.

"У нас больше молодых зёрен, чем мы ожидали, – рассказывает Хек. – Наша гипотеза состоит в том, что большинство этих зёрен, возраст которых составляет от 4,9 до 4,6 миллиарда лет, образовались в период усиления звездообразования. До рождения Солнечной системы было время, когда образовывалось больше звёзд, чем обычно".

Этот результат станет ещё одним аргументом в споре о том, как менялась интенсивность рождения звёзд в Млечном Пути.

"Некоторые думают, что скорость звездообразования в Галактике постоянна, – поясняет учёный. – Но благодаря этим зёрнам у нас теперь есть прямое свидетельство периода усиленного звездообразования в нашей галактике семь миллиардов лет назад, полученное с помощью образцов из метеоритов. Это один из ключевых выводов нашего исследования".

Образцы преподнесли экспертам ещё один сюрприз. Сравнив содержание изотопов неона и гелия, исследователи выяснили неожиданный факт. Как минимум 12 изученных зёрен первоначально входили в состав более крупных комков межзвёздной пыли. Эти тела были примерно в 30 раз крупнее самих зёрен и могли быть покрыты водяным льдом и органикой.

К слову, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о пресолярном зерне, раскрывшем важные тайны вспышек новых звёзд. Рассказывали мы и о древнейших минералах в Солнечной системе.