Метеориты. Космические камни, создавшие наш мир [litres] - Тим Грегори

еще больше аномальных зерен, и на этот раз их поместили не в масс-спектрометр, а под объектив мощного микроскопа. Размеры некоторых из таинственных зерен оказались на границе между геологическими и атомными масштабами – всего пять нанометров в поперечнике, в тысячу раз меньше красного кровяного тельца! Но, несмотря на их малость, странные зерна все же были идентифицированы – и их минералогическая природа шокировала космохимическое сообщество. Это были бриллианты. Настоящие космические алмазные кристаллы.

За следующие пять лет ученые изолировали и исследовали еще больше аномальных кристаллических частиц. Были опять получены наноалмазы, а с ними – наноскопические кристаллы графита (неалмазная форма углерода) и карбида кремния (крайне редкий минерал, обнаруживаемый почти исключительно в метеоритах). Все три вида зерен содержали экстремальные смеси изотопов каждого элемента, который был доступен измерению. Продолжая растворять один обломок метеорита за другим, исследователи наращивали запас крошечных вместилищ странных изотопов.

Почему же эти наноскопические кусочки камня так отличаются от «нормального» вещества, из которого состоит вся наша Солнечная система? Что скрывается за их вопиюще аномальным изотопным составом? Ведь в Солнечной системе ни один известный нам процесс – физический или химический – неспособен привести к изотопным аномалиям такого масштаба. В этом и кроется ответ. Да, в нашей Солнечной системе ни один известный процесс не может привести к появлению таких аномалий изотопного состава. Эти зерна не могли кристаллизоваться внутри хорошо перемешанного протопланетного диска, на орбите вокруг молодого Солнца, вместе с CAI, хондрами и другими «нормальными» сгустками космических отложений.

Ответ неизбежен. Эти зерна кристаллизовались в других местах. Они появились близ других звезд. Это кусочки вещества других «солнечных систем», пережившие эпоху образования нашей планетной системы и попавшие нам в руки после того, как 4,6 миллиарда лет оставались внутри метеоритов. Это настоящие частицы звездной пыли.

Звездная пыль

В звездных ветрах, рвущихся с поверхности умирающих звезд, в оболочках, сбрасываемых сверхновыми, в выбросах, происходящих при столкновениях нейтронных звезд, – всюду конденсируются из газа в межзвездную пыль микроскопические частички минералов. Крошечные зерна звездной пыли, унаследовавшие от своих материнских звезд экзотические сочетания изотопов, свойственные термоядерному синтезу, медленному процессу или быстрому процессу, отправляются в долгие странствия по безграничному океану межзвездного пространства, подобно микроскопическим парусникам.

В свой черед некоторые из них в этом странствии набрели на туманность, из которой впоследствии образовалась наша Солнечная система. Множество звездных пылинок смешивалось с медленно закручивавшимися волокнами горячего газа, и еще много миллионов лет плавало в его облаках. Наконец, туманность стала сжиматься – возможно, под воздействием ударных волн, распространявшихся от близкой сверхновой, которая добавила к ней новые порции звездной пыли, – и постепенно коллапсировала в протопланетный диск. Вместе со всей туманностью в коллапсе участвовали и попавшие в нее зерна звездной пыли.

Большая часть этих пылевых кристалликов была уничтожена тепловой энергией, освобождавшейся в коллапсирующем диске. Испарившись, пылевые зерна стали частью газового облака и смешались с тонкими газовыми волокнами туманности. Их изотопные странности были при этом навсегда утрачены. Пройдя стадии превращений сначала из газа в пыль, потом из пыли в газ, призраки давно умерших звезд наконец окончательно растворились в общей массе газовой туманности.

Но некоторые зернышки, несмотря ни на что, сумели выжить. Они были выброшены из недр своей материнской звезды и отправились в долгое путешествие в межзвездном пространстве; смешались с нашей первичной туманностью и вместе с ней участвовали в процессе коллапса во вращающийся протопланетный диск; слипались с другими частичками космических отложений – CAI, хондрами и разнообразными мелкозернистыми взвесями – и образовывали планетезимали; скрываясь в астероидах, пережили столкновения с другими телами и разрушительные бомбардировки; 4,6 миллиарда лет кружились на орбите вокруг Солнца в составе пояса астероидов; в результате удара были оторваны от своего родительского астероида и выброшены в пространство; совершили межпланетное путешествие к Земле внутри метеорита и преодолели огненный спуск к ее поверхности сквозь земную атмосферу; подверглись воздействию концентрированных кислот в космохимической лаборатории; и только тогда, наконец, были чудесным образом обнаружены любознательными обитателями Земли. Зерна все это пережили и преодолели. То, что они вообще существуют, – просто феноменально; то, что мы нашли их, – свидетельство мощи нашего научного метода и богатства информации, заключенной в метеоритах.

Эти крохотные частички звездной пыли должны были существовать задолго до того, как 4,6 миллиарда лет назад начался коллапс нашей материнской туманности. Они старше Солнечной системы. Таким образом, эти микроскопические звездные пылинки – самые старые объекты из всех, которые человеку довелось «держать в руках» (не будем забывать, что пылинки эти можно увидеть только в мощный микроскоп). Они старше всего, что окружает нас в околосолнечном пространстве. Они гораздо старше и первых минералов, сконденсировавшихся в протопланетном диске – CAI, – и самого Солнца. В 2020 году группа космохимиков, объединившихся вокруг музея Филда в Чикаго (США), провела датировку семейства звездных пылинок по природному изотопному «секундомеру».3 Возраст некоторых зерен оказался больше семи миллиардов лет – на три с лишним миллиарда лет старше Солнечной системы. Крохотные камешки возрастом в семь миллиардов лет В голове не укладывается. Поэтому мы с полным правом можем назвать эти самые замечательные из всех частиц космических отложений «досолнечными» пылевыми зернами.

Мы, конечно, никогда не узнаем, какая в точности индивидуальная звезда их породила, – да и не все ли равно, ведь большинство этих звезд давно погасло. Но досолнечные пылинки – одно из немногих физических доказательств того, что они вообще существовали. Пылинки давно потухших звезд дождем падают на нас с неба в составе метеоритов.

На протяжении почти всей истории человечества люди могли наблюдать звезды только невооруженным глазом; последние четыреста лет мы смотрим на них в телескопы; и вот теперь, благодаря досолнечным пылинкам, мы можем разглядывать звезды и в микроскоп. Союз двух научных инструментов, который на первый взгляд выглядит абсолютно неестественным – союз телескопа и микроскопа, – показал нам звезды в совершенно новом свете. Крошечные частицы звезд – здесь, с нами, на Земле.

* * *

Наши предки чувствовали, что в звездах есть нечто важное, но у них не было способа узнать, в чем эта важность заключается и какую роль звезды сыграли в истории их собственной мимолетной жизни. Нам повезло – мы знаем то, чего наши предки знать не могли.

Открытие нуклеосинтеза – источника происхождения химических элементов и всего разнообразия их изотопов – стало одним из главных научных открытий в человеческой истории. На практическом уровне это открытие отвечает на фундаментальный вопрос: откуда взялись химические элементы? На человеческом уровне оно отвечает на вопрос, который люди задавали себе тысячелетиями: почему светят звезды? На