Вокруг Света 2003 № 02 (2749) - [36]

Где родились «вымершие» изотопы?

Изучая метеориты, профессор Университета Беркли Дж. Рейнолдс обнаружил изотоп ксенона с массовым числом 129 (129Xe), который является потомком «вымершего» радиоактивного йода-129 (129I) (вымершими называются те радиоактивные изотопы, продолжительность жизни которых значительно меньше возраста Солнечной системы, но сопоставима с временным интервалом между формированием Солнца и самых ранних материалов его туманности).

В современной Солнечной системе 129I отсутствует, а «ископаемый» 129Xe – своеобразная память о былом существовании «вымершего» 129I. Вскоре оказалось, что он не единственный «вымерший» изотоп в новообразованной Солнечной системе – в метеоритах были найдены следы и других «вымерших» изотопов.

После тщательного теоретического анализа всех возможностей их образования при различных ядерных процессах было сделано заключение, что «вымершие» изотопы не могли образоваться в нашей системе и что они – пришельцы из космического пространства, родившиеся в процессе грандиозного взрыва сверхновой звезды вблизи протопланетного облака, из которого впоследствии сформировалась Солнечная система. Это событие спровоцировало сжатие облака и «впрыснуло» в него короткоживущие изотопы. Некоторые ученые считают, что аномалии отношений изотопов в метеоритах указывают на отсутствие общего перемешивания изотопно неоднородной материи солнечной туманности.

Но существует и другая точка зрения, согласно которой источником короткоживущих изотопов также могут быть солнечные вспышки, только они должны быть в сотни тысяч раз мощнее тех, которые наблюдаются на Солнце сейчас, и происходить в сотни раз чаще. Мощность и частота вспышек в молодых аналогах Солнца, находящихся в Туманности Ориона, достаточны для того, чтобы создать большинство изотопов, обнаруженных в метеоритах, которые были сформированы в начале жизни нашей планетной системы.

Немного солнца в межпланетной среде

Используя существующие в планетной материи различия, ученые моделируют разнообразные эволюционные условия, процессы и события в ранней солнечной туманности, в результате которых могло возникнуть такое разнообразие объектов современной Солнечной системы. Для получения максимально надежных результатов необходимо знать точный состав исходной солнечной туманности. И здесь исследователям может помочь само Солнце, которое содержит 99% всей материи Солнечной системы. И хотя самые глубокие его недра изменены ядерными реакциями, внешние слои состоят почти из той же самой материи, которую имела начальная солнечная туманность. Химический состав атмосферы Солнца достаточно хорошо известен из спектрального анализа, но точное количество большинства элементов и почти всех изотопов пока еще неизвестно.

Для тщательного изучения химического и изотопного состава солнечного вещества в земных лабораториях нельзя взять его пробы прямо с поверхности, как это делается при изучении планет и метеоритов, потому что поверхность Солнца – это турбулентная среда с температурой около 6 000°С, однако можно собрать солнечный материал, «вытекающий» из Солнца в межпланетное пространство, называемый солнечным ветром. Сделать это можно с помощью космического аппарата, размещенного вне земного магнитного поля, способного захватить образцы солнечного ветра и доставить их на Землю. Сравнивая же химический состав и обилие изотопов солнечного ветра с уже известным планетарным составом, можно добыть еще один кусочек знаний для решения головоломки под названием «Происхождение Солнечной системы и ее эволюция».

Что такое солнечный ветер?

Истечение вещества самой внешней оболочки атмосферы Солнца – солнечной короны называется солнечным ветром. При существующих в солнечной короне высоких температурах давление вышележащих слоев не может уравновесить газовое давление вещества короны, и поэтому она постоянно расширяется в пространство. Теоретически это явление было предсказано американским физиком Е. Паркером, а экспериментально подтверждено при помощи приборов, установленных на советских космических аппаратах «Луна-2» и «Луна-3», которые и обнаружили потоки заряженных частиц в межпланетном пространстве. Однако с тех пор ученые узнали о солнечном ветре много нового.

Корона – это плазма, то есть смесь заряженных частиц (ионов и электронов), которые в магнитном поле двигаются вдоль силовых линий. Известны два типа линий магнитного поля: «закрытые» и «открытые». Закрытые проходят через две точки фотосферы и выглядят, как петли или арки (их можно увидеть в движении солнечных протуберанцев). Открытые же, начинаясь в одной точке фотосферы, вытягиваются в межпланетное пространство. Области открытых полей – это те области, где корона может распространяться наружу в форме солнечного ветра. Так как солнечный ветер представляет собой расширение горячей короны, то и он состоит в основном из ионов и электронов. Распределение в нем ионов, в общем, соответствует распределению элементов на Солнце. Расширяется корона неравномерно во все стороны пространства, скорости ее расширения, или скорости солнечного ветра, меняются от 300 км/сек до 1 500 км/сек в зависимости от процессов, происходящих на Солнце.