Земля и другие каменистые планеты Солнечной системы могли сформироваться благодаря вспышке древней сверхновой. Новая компьютерная модель показала, что излучение и потоки частиц от умирающего светила обогатили протопланетный диск новыми элементами, ускорив рождение землеподобных миров.
До сих пор происхождение каменистых планет — таких как Земля, Венера, Марс и Меркурий — оставалось предметом споров. Некоторые группы ученых считают, что главную роль сыграло внутреннее нагревание их «строительных блоков» короткоживущими радиоактивными элементами, прежде всего изотопом алюминия-26. При его распаде выделялось достаточно тепла, чтобы расплавить вещество ранних планетезималей — «зародышей» планет — и лишить их значительной части воды и летучих соединений.
Ранее, проанализировав более 100 научных работ, посвященных изотопному анализу примитивных хондритов и железных метеоритов, исследователи из Цюрихского университета (Швейцария) выстроили хронологию первых миллионов лет существования Солнечной системы. Оказалось, что процессы объединения пылевых частиц, их плавления и формирования планетезималей начались менее чем через миллион лет после появления кальций-алюминиевых включений (CAIs) — самых первых твердых веществ в Солнечной системе.
Важную роль в этом процессе сыграл изотоп алюминия-26 — основной источник внутреннего тепла, обеспечивающий быстрое плавление и «иссушение» зарождающихся миров. Его относительно равномерное распределение по протопланетному диску показало, что нагрев и дифференциация происходили почти одновременно в разных областях — от будущей Земли до внешнего пояса астероидов. Именно этот изотоп стал ключом к пониманию того, почему наша планета оказалась каменистой и пригодной для жизни.
Однако вопрос о том, откуда в нашей звездной системе взялись алюминий-26 и другие короткоживущие изотопы, по-прежнему оставался открытым. Расставить все точки над i удалось авторам научной работы, опубликованной в журнале Science Advances. Разработанная ими компьютерная модель показала, что на расстоянии около одного парсека от зарождающегося Солнца произошла вспышка сверхновой.
Выяснилось, что при распространении ударная волна от взрыва окружила протопланетный диск потоком высокоэнергетических частиц (космических лучей), которые не разрушили протопланетный диск, как считалось ранее, а спровоцировали внутри него цепочку ядерных реакций, синтезирующих такие радиоактивные элементы, как алюминий-26, хлор-36, кальций-41 и бериллий-10. Этот процесс исследователи назвали «механизмом погружения» (immersion mechanism).
В отличие от предыдущих сценариев формирования землеподобных миров, где вещество напрямую внедрялось в протопланетный диск, модель, разработанная японскими учеными, объясняет безопасное «обогащение» Солнечной системы. По расчетам, масса погибшего светила составила около 13 солнечных и произошла примерно за 400-500 тысяч лет до рождения первых кальций-алюминиевых включений, которые сохранили «запись» событий тех лет.
Таким образом, условия, царившие на заре Солнечной системы, вряд ли можно назвать уникальными: сверхновые зачастую вспыхивают в звездных скоплениях, где рождаются солнцеподобные звезды. Это означает, что в подобной «космической ванной» оказываются не менее 10-50% светил Млечного Пути, и землеподобные планеты в нем встречаются чаще, чем считали ученые.