По мнению ученых, возникновение Земли и других скалистых планет нашей Солнечной системы могло быть связано с взрывом древней сверхновой. Недавняя компьютерная симуляция продемонстрировала, что излучение и частицы, выброшенные умирающей звездой, насытили протопланетное облако новыми веществами, что привело к более быстрому формированию планет, подобных Земле.
Долгое время происхождение каменистых планет, включая Землю, Венеру, Марс и Меркурий, вызывало дискуссии. Согласно мнению некоторых исследователей, ключевую роль в формировании этих планет сыграло внутреннее тепло, выделяемое недолгоживущими радиоактивными элементами, в первую очередь определенным изотопом алюминия-26. В процессе его распада высвобождалось значительное количество тепла, достаточного для плавления вещества, из которого формировались ранние планетезимали — «предшественники» планет. Это привело к потере ими существенной части воды и других летучих веществ.
После изучения свыше ста научных публикаций, затрагивающих изотопный анализ древних хондритов и железных метеоритов, ученые из Университета Цюриха (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) — одни из древнейших твердых тел, сформировавшихся в нашей Солнечной системе.
Значительный вклад в этот процесс внес изотоп алюминия-26 — главный источник внутреннего тепла, который обеспечивал быстрое плавление и «иссушение» формирующихся планет. Его достаточно равномерное распределение в протопланетном диске свидетельствует о том, что нагрев и дифференциация происходили приблизительно одновременно в различных регионах — от будущей Земли до границ внешнего пояса астероидов. Этот изотоп оказался решающим фактором в объяснении того, почему наша планета имеет каменистую структуру и обладает условиями, подходящими для существования жизни.
Несмотря на это, происхождение алюминия-26 и других радиоактивных изотопов с небольшим периодом полураспада в нашей звездной системе оставалось неясным. Разгадку этой загадки представили ученые в своей научной публикации, опубликованной в журнале Science Advances. Созданная ими компьютерная модель продемонстрировала, что на удалении примерно в одну парсек от формирующегося Солнца произошла вспышка сверхновой.
В ходе исследований было установлено, что ударная волна, возникшая при взрыве, распространилась по протопланетному диску, охватив его потоком высокоэнергетических частиц – космических лучей. Ранее предполагалось, что эти частицы разрушат диск, однако сейчас установлено, что они вызвали внутри него последовательность ядерных реакций, в результате которых образовались радиоактивные элементы, такие как алюминий-26, хлор-36, кальций-41 и бериллий-10. Ученые обозначили данный процесс как «механизм погружения).
Японские ученые предложили новую модель, альтернативную предыдущим представлениям о формировании планетных систем. В отличие от гипотез, предполагавших непосредственное внедрение вещества в протопланетный диск, она объясняет механизм безопасного «обогащения» Солнечной системы. Согласно расчетам, масса погибшей звезды составляла приблизительно 13 солнечных масс, и это событие произошло около 400–500 тысяч лет до появления первых кальций-алюминиевых включений, которые послужили своеобразным летописцем тех времен.
По всей видимости, обстоятельства, существовавшие в эпоху формирования Солнечной системы, не были чем-то исключительным: взрывы сверхновых регулярно происходят в звездных скоплениях, где формируются звезды, подобные нашему Солнцу. Исходя из этого, можно предположить, что подобные «космические ванны» затрагивают от 10 до 50% звезд Млечного Пути, и землеподобные планеты в них распространены более широко, чем предполагалось ранее.