Магниточувствительные бактерии «рассказали» о вспышке сверхновой в земном прошлом

Физики из Австрии и Германии обнаружили следы материала, выброшенного древней сверхновой, в магнетосомах окаменелых бактерий. На основе датировки окаменелостей ученые пришли к выводу, что материал выпадал на Землю в период с 2,7 до 1,7 миллиона лет назад. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, кратко о нем сообщает блог Королевского химического общества. 

Взрыв сверхновой всегда сопровождается выбросом огромной массы вещества, родившегося в процессе жизнедеятельности звезды. Кроме большого количества водорода и гелия, в этом выбросе присутствуют и более тяжелые элементы, которые ученые могут использовать как «отпечатки пальцев», однозначно указывающие на произошедший взрыв. Среди них — изотоп железа-60. В отличие от многих редких изотопов, он довольно устойчив, обладая периодом полураспада два миллиона лет. Но его доля в природном земном железе мала. Основной земной изотоп этого элемента — железо-56. 

Для поисков железа-60 ученые используют железо-марганцевые отложения на дне океанов, однако этот метод дает грубую оценку времени появления изотопа на Земле. Один миллиметр породы нарастает примерно за миллион лет, что вносит большую погрешность в измерения. 

В новой работе физики обратили внимание на магниточувствительных бактерий, накапливающих железо в процессе своей жизни. Их возраст можно определить примерно на порядок точнее. Авторы собрали образцы окаменелых организмов из донных океанических отложений и выделили из них магнетосомы, ответственные за чувствительность бактерий к магнитным полям. Внутри этих органоидов находятся магнитные наночастицы оксидов и гидроксидов железа. Затем ученые воспользовались методом масс-спектрометрии на ускорителе, позволяющим фиксировать даже единичные атомы. 

Наибольшую концентрацию атомов железа-60 физики нашли в бактериях, возраст которых насчитывал 2,2 миллиона лет — в соответствующих образцах спектрометр зафиксировал 10 событий отвечающих изотопу. Сигнал вещества сверхновой проявляется в образцах с возрастом 2,6-2,8 миллиона лет, а пропадает примерно через миллион лет. 

Ученые подчеркивают, что космический изотоп не мог попасть на Землю с микрометеоритами. Обнаруженные количества железа-60 просто не попали бы к магнетосомам — процедура их извлечения была рассчитана на растворение частиц строго меньше 200 нанометров. Интересно, что датировка хорошо согласуется с ранними результатам исследования океанических отложений — в 2004 году Гюнтер Коршинек, соавтор новой работы, также нашел следы железа-60 с аналогичной датировкой.

Наиболее вероятным источником изотопа, по словам ученых, является OB-ассоциация звезд Скорпиона-Центавра. Это ближайшая группа звезд-гигантов, среди которых могут происходить взрывы сверхновых. Расстояние от ассоциации до Земли на тот момент составляло около 300 световых лет.

Владимир Королёв