Метеориты. Космические камни, создавшие наш мир

В течение этой секунды, за которую звезда катастрофически сжимается, ее коллапсирующие слои ускоряются до четверти скорости света – 75 ООО километров в секунду. Это вряд ли возможно даже вообразить. А в центре звезды температура поднимается до 100 миллиардов градусов. И тогда происходит нечто почти абсурдное: падающие к центру слои вещества отбрасываются назад от схлопнувшегося ядра, порождая колоссальную ударную волну.

Такие катаклизмические звездные взрывы мы называем вспышками сверхновых. На короткое время эти вспышки могут становиться ярче целых галактик.

Массивная звезда, освобожденная от связывающих ее мощных сил собственного тяготения, разрывается на части. При ее разрушении высвобождается невероятное количество энергии. В течение нескольких дней или недель сверхновая сияет как 100 миллиардов Солнц. Взрыв сверхновой – одно из самых грандиозных явлений в видимой Вселенной.

Ударные волны выбрасывают в окружающее пространство весь богатый ассортимент химических элементов, накопленный в недрах звезды в ходе ядерных реакций – от водорода до железа и никеля. Длинные тонкие волокна и протяженные облака раскаленного газа разлетаются от места взрыва сверхновой, как причудливые клочья разноцветных тканей, украшая собой океан межзвездного пространства.

А в эпицентре взрыва сверхновой остается то, во что превратилось прежнее ядро звезды. Сила гравитационного поля сколлапсировавшего ядра так велика, что электроны втискиваются в протоны атомных ядер и образуются нейтроны. Все, что остается на этом месте, – быстро вращающийся остаток звездного ядра, полностью состоящий из нейтронов. Давление в нем огромно – он сжимается в шар диаметром около десяти километров и такой плотности, что кусочек его вещества размером с яблоко имеет такую же массу, как тридцать кубических километров камня. Мы называем такие звездные останки размером с город «нейтронными звездами» – и они принадлежат к числу самых экстремальных и экзотических объектов в известной нам Вселенной.

Возрождение

В гибели звезды нет никакой трагедии. Нет смысла оплакивать свет, вечно распространяющийся во Вселенной.

Самое первое поколение массивных звезд выбросило в космос образовавшуюся в их недрах смесь ядер различных тяжелых химических элементов, а звездные ветры и ударные волны сверхновых разнесли их на большие расстояния и обогатили ими окружающее межзвездное пространство. Межзвездные туманности, изначально состоявшие только из водорода и гелия, тоже обогатились этими химическими добавками. Так возникла космохимия.

Атомы, образовавшиеся в недрах звезд первого поколения, смешались с веществом туманностей и вместе с ним коллапсировали, формируя новые солнечные системы. Их затягивали в себя завихряющиеся воронки облаков, которые сжимались под действием собственной тяжести. Обильно обогащенные новыми элементами, эти туманности обладали теперь большим химическим потенциалом. Облачные водовороты становились плоскими и образовывали медленно остывающие протопланетные диски. В отличие от первого, новое, второе поколение протопланетных дисков содержало целый набор элементов Периодической таблицы, и камни, формирующиеся из этой химически обогащенной смеси, несли в себе хронику геологической истории миров.

Так элементы, образовавшиеся в недрах массивных звезд, постоянно перерабатывались в новые формы вещества в недрах новорожденных солнечных систем. Крохотные каменные пылинки вроде CAI и хондр, как микроскопические фениксы, возродились из пепла потухших звезд. Они и стали первыми камнями во Вселенной, с них началась ее геологическая летопись. Хлопья пыли первоначальной туманности слипались, образуя планетезимали, кометы и в конце концов планеты, – как это произошло и в нашей Солнечной системе 4,6 миллиарда лет назад. Ядерное горение в сердце массивных звезд – основа всей геологии. Без него во Вселенной так и не было бы ничего, кроме водорода и гелия.

Множество элементов из всех частей Периодической таблицы, встречающееся в Солнечной системе, подтверждает: она, по крайней мере отчасти, образовалась из останков погасших звезд. Как ни много лет существует Солнечная система, ее возраст не может даже сравниться с возрастом Вселенной. Прежде чем наша материнская туманность начала сжиматься, звезды уже более девяти миллиардов лет обогащали Вселенную тяжелыми элементами, оплодотворяя ее множеством новых атомов гораздо более сложных, чем гелий.

В 1970-х космохимики из Калифорнийского технологического института (знаменитого «Калтеха») исследовали гигантские CAI, гнездившиеся в только что упавшем метеорите Альенде. Виртуозная работа ученых привела их к совершенно неожиданному открытию аномального избытка ²⁶Mg, тяжелого изотопа магния. Магний-26 – продукт распада нашего старого знакомого, короткоживущего радиоизотопа алюминия-26 (26Al), распад которого и расплавил первые астероиды. И единственное объяснение обнаруженных небольших избытков 26Mg заключалось в том, что во времена формирования Солнечной системы в ней существовал «живой» 26Al.