Ультрафиолетовое излучение протосолнца.
Как сообщает «Universe Today», сотрудник университета штата Калифорния в Сан-Диего Винай Рай (Vinai Rai), занимавшийся изучением метеоритов в лаборатории д-ра Марка Тименса, разработал чрезвычайно чувствительный метод анализа их химического состава.
С его помощью удалось обнаружить следы воздействия высокоэнергетичных частиц и ультрафиолетового излучения на некоторые изотопы сульфида, содержащиеся в метеоритах.
Единственным сохранившимся до наших дней источником данных о химическом составе протопланетного облака являются некоторые метеорные тела, которые провели миллиарды лет на окраинах Солнечной системы, а затем, под воздействием гравитационных возмущений, оказались вблизи Земли и упали на ее поверхность.
После обнаружения небольшого избытка изотопа серы S-33 в исследуемых метеоритах у ученых не осталось сомнения в том, что замеченные ими фотохимические процессы происходили в до солнечной туманности еще до того, как окончательно сформировалась центральная звезда. Анализ определил интенсивность протосолнечного ветра, что, в свою очередь, дало возможность оценить интенсивность излучения протосолнца.
Т.о., получено доказательство того, что облако газа и пыли, из которого впоследствии образовалось Солнце, само являлось источником ультрафиолетового излучения и высокоэнергетичных частиц еще до того как стало звездой. Излучение «протосолнца» оказало существенное влияние на формирование химического состава Солнечной системы, включая синтез многих органических соединений, из которых впоследствии возникла жизнь на Земле.
«Наши измерения впервые однозначно свидетельствуют о том, что протосолнечный шар испускал достаточно ультрафиолетового излучения, чтобы вызвать фотохимические реакции в окружающей его материи», - говорит д-р Тименс.
«Иначе говоря, наше Солнце разгоралось постепенно в течение сотен миллионов лет до того момента, когда оно вспыхнуло на полную мощь. Этот факт, без сомнения, окажет большое влияние на понимание того, как из первичной материи образовались более сложные соединения еще до возникновения крупных тел Солнечной системы. В частности, наше открытие подтверждает теоретическое предположение о том, что центральная часть вращающейся протопланетной туманности была источником заряженных высокоэнергетичных частиц, аналога «солнечного ветра», которые «выдули» остальную часть материи облака на периферию аккреционного диска, где и сформировались остальные члены нашей планетной системы». Марк Тименс считает, что при помощи изобретенной в его лаборатории техники химического анализа в будущем станет возможным определить, где и когда впервые возникли различные соединения под воздействием первичного «солнечного» ветра». (Тименс).
«Генезис» был запущен в августе 2000-го года, добрался до одной из точек Лагранжа (в которых силы притяжения от Солнца и Земли уравновешены), находящейся примерно в полутора миллионах километров от нас, и пробыл там 886 дней, накапливая на поверхности коллектора молекулы крайне разреженного солнечного ветра. 8 сентября 2004-го года «Генезис» вернулся на Землю и, несмотря на жесткую посадку, вызванную неисправностью в парашютной системе, благополучно доставил драгоценный солнечный ветер. После 1972 года, когда астронавты миссии «Аполлон» доставили на Землю образцы лунного грунта, это была вторая в мире возможность изучить вещество, добытое вне Земли.
Масс-спектрометрический анализ атомов и изотопов азота и кислорода показал:
- в атмосфере Земли (равно как в веществе Луны и исследованных метеоритов) содержится несколько меньшая относительная концентрация кислорода 16О и несколько большая концентрация его редких изотопов 17О и 18О, чем в веществе солнечного ветра.
А вещество солнечного ветра, есть вещество, из которого состоят внешние слои Солнца, которое, как сегодня считается, осталось неизменным с момента рождения светила.
Почти 100% азота в Солнечной системе представлено изотопом 14N, и лишь незначительное исключение составляет изотоп 15N.
Анализ образцов показал, что по сравнению с атмосферой Земли вещество Солнца и Юпитера содержит на 40% меньше изотопа 15N, чем азот земного воздуха, причем относительное содержание 14N и 15N у Юпитера и Солнца совпадают.
Солнце содержит более 99% массы всей Солнечной системы.
Протопланетное облако, их создавшее имело тот же состав, что и Солнце.
Французский астрофизик Бернар Марти (Bernard Marty) из Центра геохимических и петрографических исследований в Нанси, один из соавторов открытия, считает, что обнаруженная их группой неоднородность в изотопном составе кардинально изменит наши представления о том, как формировалась Солнечная система.
Используя рентгеновскую обсерваторию «Чандра», группа ученых изучила способности к вспышкам звезд, напоминающих Солнце, каким оно было в эпоху образования планетной системы. Полученная обсерваторией информация указывает на гораздо большую вспышечную активность, чем предполагалось, и это может объяснить наличие в метеоритном веществе некоторых необычных изотопов.
Присутствие изотопных аномалий в метеоритах привело к теории, утверждающей, что очень близко от протопланетного облака, из которого впоследствии сформировалась Солнечная система, произошел взрыв сверхновой. Это событие спровоцировало сжатие облака и привнесло в него короткоживущие изотопы.
Солнечные вспышки могут быть источником таких изотопов, но для этого вспышки должны быть в сотни тысяч раз более мощными и происходить в сотни раз чаще.
Область звездообразования в Туманности Ориона содержит несколько десятков молодых звезд с характеристиками схожими с характеристиками Солнца. Исследователи изучили происходящие с этими звездами вспышки и обнаружили, что уровень рентгеновского излучения практически во всех вспышках очень высок. Мощность и частота вспышек, происходящих с находящимися в Туманности Ориона молодыми аналогами Солнца, достаточны для того, чтобы создать большинство изотопов, обнаруженных в метеоритах, сформировавшихся в начале жизни планетной системы.
Группа из университета штата Пенсильвания, работавшая с «Чандрой», показала, что звездные вспышки ускоряют производство радиоактивных ядер, хотим мы этого или нет. Теперь ученых интересует вопрос - достаточно ли только воздействия вспышек на протопланетное облако для образования наблюдаемого количества изотопов или же наряду с этим процессом происходило внесение изотопов из межзвездного пространства.
Самой распространенной гипотезой формирования изотопных аномалий является предположение о существовании неких «реликтовых» фрагментов относительно нашей Солнечной системы. В свое время мы связывали изотопные аномалии в метеоритах со вспышкой Сверхновой звезды в окрестностях будущей Солнечной системы. Примерно о том же говорит и более поздняя гипотеза О. К. Мануэля и его коллег (1972 г.), предполагающая, что изотопные аномалии ксенона в углистых хондритах обусловлены смесью г- и р-продуктов, которые добавились в Солнечную систему от ближайшей Сверхновой.
Позднее, в 1977 г. установлено, что изотопные аномалии по Не и Ne коррелируют с изотопными аномалиями по Аг, Кг и Хе, а сама гипотеза была несколько модернизирована. Сверхновая была помещена в центр будущей Солнечной системы. Солнце, таким образом,— остаток Сверхновой, а различные ее слои пошли на строительство конденсатов и метеоритов различных типов. Получив корреляцию между изотопными аномалиями ксенона и теллура в углероде метеорита Альенде, Р. Баллард со своими коллегами в 1978 г. отмечает, что наблюдается большое обогащение нейтронно-богатыми и нейтронно-дефицитными изотопами в обоих элементах. По-видимому, в этом «виновен» способ нуклеосинтеза, а не накопление продуктов деления трансуранов. Эти исследователи приходят к выводу, что планетарный материал конденсировался из облака, состоящего из гетерогенного материала последовательно сбрасываемых оболочек Сверхновой.
Смысл различных способов нуклеосинтеза одного и того же элемента в звездах весьма проблематичен. Тем более рискованно конструировать синтез элементов с различным изотопным составом в пределах одной Сверхновой звезды, как это делает О. К. Мануэль. Наблюдаемые вариации изотопного состава стабильных элементов в метеоритах с этой точки зрения не показательны. Они с таким же успехом, например, могут быть объяснены физическим и химическим масс-фракционированием как при охлаждении первичной плазмы, так и во время роста пылевых частиц в протопланетном газовом облаке.
Другое дело, если наблюдается изотопное смещение в радиоактивных или радиогенных элементах (уран, свинец, стронций, аргон) или отмечаются избытки стабильных продуктов распада «вымершей» радиоактивности (в палладии, ксеноне, магнии и т. д.). Для многоизотопных элементов невозможно придумать механизм масс-фракционирования, который приводил бы к обогащению каким-либо одним изотопом, оставляя остальные в покое; в этом случае мы не можем не принять во внимание возможное сохранение в пределах Солнечной системы некоего реликтового.
