В 2011 году ученые подтвердили одну любопытную теорию: в локальном космосе произошел раскол. Образцы солнечного ветра, привезенные на Землю миссией Genesis, окончательно определили изотопы кислорода на Солнце, отличаются от тех, что обнаружены на Земле, Луне и других планетах и спутниках Солнечной системы.
В начале истории Солнечной системы материал, который позже объединится в планеты, был поражен изрядной дозой ультрафиолетового света, который может объяснить эту разницу. Откуда он? Возникли две теории: либо ультрафиолетовое излучение исходит от нашего тогда еще молодого Солнца, либо он исходит от большой соседней звезды.
Теперь исследователи из лаборатории Райана Оглиора, доцента кафедры физики в области искусств и наук Вашингтонского университета в Сент-Луисе, определили, кто был ответственен за раскол. Скорее всего, это был свет давно умершей массивной звезды, который оставил свой след на скалистых телах Солнечной системы. Результаты работы были опубликованы в журнале Geochimica et Cosmochimica Acta.
Ключем к разгедке стали 85 граммов камня — кусок астероида, найденного в виде метеорита в Алжире в 1990 году, под названием Acfer 094. Астероиды и планеты сформировались из одного и того же предсолнечного материала, но на них повлияли разные естественные процессы. Каменные строительные блоки, которые объединились в астероиды и планеты, были разбиты, испаренны и рекомбинированны. Но астероид, с которого произошел Acfer 094, сумел просуществовать 4,6 миллиарда лет, в основном, невредимым.
Acfer 094 также является единственным метеоритом, который содержит космический симплектит, смесь оксида железа и сульфида железа с чрезвычайно тяжелыми изотопами кислорода.
Солнце содержит примерно на 6% больше легчайшего изотопа кислорода по сравнению с остальной частью Солнечной системы. Это можно объяснить тем, что ультрафиолетовый свет освещает строительные блоки солнечной системы, выборочно разделяя газообразный оксид углерода на составляющие его атомы. Этот процесс также создает резервуар гораздо более тяжелых изотопов кислорода. Однако до появления космического симплектита никто не обнаружил эту сигнатуру тяжелого изотопа в образцах материалов Солнечной системы.
Однако с тремя изотопами простого нахождения тяжелых изотопов кислорода было недостаточно, чтобы ответить на вопрос о происхождении света. Один и тот же результат мог дать другой ультрафиолетовый спектр. Тгда ученые решили проверить изотопы друго вещества — серы.
Четыре изотопа серы оставят свои следы в разных соотношениях в зависимости от спектра ультрафиолетового света, излучающего сероводород в протосолнечной системе. Массивная звезда и молодая солнечноподобная звезда имеют разные ультрафиолетовые спектры.
Космический симплектит образовался, когда лед на астероиде плавился и вступал в реакцию с небольшими кусочками железо-никелевого металла. Космический симплектит помимо кислорода содержит серу в сульфиде железа. Если его кислород был свидетелем этого древнего астрофизического процесса, который привел к образованию тяжелых изотопов кислорода, возможно, его сера тоже.
Измерения изотопов серы и кислорода космического симплектита в Acfer 094 оказались еще одной проблемой. Зерна размером в десятки микрометров и смесь минералов потребовали новых методов на двух различных in-situ масс-спектрометрах вторичных ионов: NanoSIMS на физическом факультете (при содействии Нань Лю, доцента-исследователя физики) и 7f-GEO в Департаменте наук о Земле и планетах, а также в области искусств и наук.
Измерения изотопов серы космического симплектита соответствовали ультрафиолетовому излучению массивной звезды, но не соответствовали ультрафиолетовому спектру молодого Солнца. Результаты дают уникальную возможность взглянуть на астрофизическую среду рождения Солнца 4,6 миллиарда лет назад. Соседние массивные звезды, вероятно, находились достаточно близко, чтобы их свет повлиял на формирование Солнечной системы. Такая соседняя массивная звезда на ночном небе казалась бы ярче полной луны.
Сегодня мы можем взглянуть в небо и увидеть, как похожая история происхождения разыгрывается в других частях галактики.
