24 декабря 2023 г. Архивач восстановлен после серьёзной аварии. К сожалению, значительная часть сохранённых изображений и видео была потеряна.
Подробности случившегося. Мы призываем всех неравнодушных
помочь нам с восстановлением утраченного контента!
Начать можно с самого простого и общеизвестного факта. Изотопный состав урана. Современный уран на планете Земля содержит 0,72% урана-235. Казалось бы что ничего примечательного... Однако учтём, что 235 изотоп является относительно короткоживущим с периодом полураспада всего 704,1 млн. лет и посмотрим, что было на заре нашей Солнечной системы возраст которой составляет 4,57 млрд. лет. И получается, что если сейчас соотношение изотопов U-235:U-238 = 1:138, то тогда оно было 1:3,1. Почти треть урана на заре Солнечной системы состояла из редкого изотопа урана-235! Для нормальной межзвёздной пыли это совершенно нереальное, невозможное, соотношение. Однако это соотношение очень похоже на то, что должно получаться в «свежевыплавленных» продуктах r-процесса.
Однако на этом чудеса не заканчиваются. В минералах Земли найдены следы Pu-244 (http://www.nature.com/articles/234132a0). Эти результаты позволяют оценить кларк плутония-244 в земной коре 2,8 10-25 г/г. Учитывая кларк урана 2,4 10-6 г/г получаем современное соотношение плутоний-244: уран-238 как 1: 8,6 1018. Казалось бы ничтожно мало... Но учтём, что период полураспада плутония-244 всего 80 млн. лет. Учитывая этот факт получаем, что в ранней Солнечной системе это соотношение было 1:112. Для нормальной межзвёздной пыли тоже совершенно невероятное соотношение. Но опять же может быть объяснено тем, что материал солнечной системы был незадолго до её образования выплавлен в r-процессе.
Далее ещё интереснее. Найдены следы присутствия в прошлом в метеоритном веществе кюрия-247 (http://advances.sciencemag.org/content/2/3/e1501400). А у него период полураспада всего 15,6 млн. лет. И снова тот же вопрос. Он откуда?
Избыток Xe-129 в атмосфере Марса абсолютно невозможно объяснить без предположения о его радиогенном происхождение при распаде I-129 (период полураспада 17 млн. лет), который должен был содержаться в его ранней коре (http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/92JE02941/abstract).
Ну и наконец следы присутствия алюминия-26 (период полураспада вообще 717 тыс. лет), который в частности ответственен за дифференциацию тел размер которых не допускает нормальный дифференциации только за счёт гравитационного разогрева при их образование (Церера, Веста и т. д.) (https://arxiv.org/abs/1101.4165).
Здесь можно продолжать дальше, но думаю уже этого достаточно. Ранняя солнечная система оказывается необычно богата радиоактивными элементами, причём достаточно короткоживущими, такими что их нахождение в «нормальной» средней межзвёздной пыли в таких количествах совершенно невозможно.
Единственное разумное объяснение здесь состоит в том, что значительная часть материала солнечной системы образовалось в результате некого астрономического события, сопровождающегося интенсивным синтезом новых элементов в r-процессе. Причём это событие произошло максимум за несколько миллионов лет до формирования нашей системы.
Это уже само по себе необычно. Однако это ещё не все.
В принципе r-процесс сопровождает взрыв сверхновых. Событие не частое, но не такое уж и редкое в нашей галактике. Однако есть аргументы (http://www.nature.com/articles/nphys3574) в пользу того, что образование тяжёлых актиноидов при стандартных взрывах сверхновых идёт недостаточно эффективно и не позволяет объяснить их обилие в ранней солнечной системе. Более подходящим кандидатом на такое событие является столкновение нейтронных звёзд. А это событие хоть не уникальное, но чрезвычайно редкое, в нашей галактике оно происходит где-то раз в сто тысяч лет.
А это значит, что систем столь богатые актиноидами как наша - явления как минимум очень не частое.
Чтобы материал килоновой заметно обогатил литосферу планеты недостаточно чтобы соответствующая звёздная система попала в соответствующее облако. Если Солнечная система сейчас пролетит через подобное облако на Землю осядет ничтожное количество материала, который сильно на состав её литосферы не повлияет. Чтобы был результат - как минимум система должна находиться ещё на стадии протопланетного диска, а ещё лучше, чтобы материал смешался до формирования системы. А это делает вероятность возникновения планеты обогащённой актиноидами сильно иными по сравнению со сделанной Вами оценкой.
Как её оценить. Процесс звездообразования не вполне случаен. Обычно его началу способствует прохождение через межзвёздную среду ударных волн от взрывов сверхновых и других подобных процессов. Такие ударные волны создают зародышевые неравномерности плотности в газе, которые приводят к развитию в нём неустойчивости итогом которой и становится формирование звёздных систем. Т.е. то что вещество звездной системы оказывается смешено с продуктом того или иного взрыва астрономического объекта - видимо закономерно. Если процесс образования звезды был инициирован взрывом обычной сверхновой (в которой актиноиды образуются не эффективно), то её вещество буден смещено с выбросом этой обычной сверхновой и относительно бедно актиноидами и изотопами, являющимися осколками деления. Если процесс образования звезды был инициирован взрывом килоновой, то богатым. Соответственно соотношение систем бедных актиноидами и богатыми будет иметь порядок отношения числа взрывов обычных сверхновых к числу взрыва килоновых умноженный на некий коэффициент, показывающий на сколько эффективно этот взрыв инициирует звездообразования (вероятно, монотонно связанный с энергией взрыва).
Энергия взрыва килоновой составляет 0,1...0,01 от энергии взрыва сверхновой (https://esahubble.org/images/opo1329a/), значит область звёздообразования вокруг неё в 3...10 раз меньше. Соответственно её эффективность как фактора инициирующего звездообразование точно не больше, чем у сверхновой. Сверхновые взрываются в нашей галактике где-то раз в ~50 лет, а килоновые раз ~100 тыс. лет. Исходя из этого планетных систем богатых актиноидами, золотом, платиной, вольфрамом и других тяжёлых элементов в 6000...20000 раз меньше и бедных.