Трансурановый элемент в протосолнечной туманности

В ходе исследований относительного содержания различных изотопов урана в образцах метеоритов, имеющих возраст свыше 4,5 млрд лет, в них были обнаружены признаки присутствия кюрия — 96-го элемента периодической системы (химический символ Cm), относящегося к группе радиоактивных трансурановых элементов. Это открытие, сделанное геохимиками из Чикагского университета, поставило точку в 35-летней дискуссии об исходном элементном составе газово-пылевой туманности, из которой возникла Солнечная система — точнее, о том, насколько тяжелые ядра содержались в протосолнечном веществе. С учетом новых данных астрономы смогут построить более точные модели эволюции звезд, образования элементов в их недрах, а также высокоэнергетических процессов термоядерного синтеза во время взрывов сверхновых.

Кюрий был впервые синтезирован в 1944 г. Гленном Сиборгом (Glenn Seaborg) и его сотрудниками в металлургической лаборатории того же Чикагского университета путем бомбардировки α-частицами мишени из плутония-239.

В естественных условиях этот элемент не встречается, но на то, что он там присутствовал в прошлом, указывают некоторые продукты его радиоактивного распада, среди которых — уран-235, использовавшийся для создания первых атомных бомб. Его период полураспада примерно в 45 раз больше, чем у самого долгоживущего изотопа кюрия с атомной массой 247. И именно эта «разновидность» урана была обнаружена в специфических светло-розовых керамических включениях в углистых хондритах (наиболее распространенном типе метеоритов), сформировавшихся почти одновременно с зарождением Солнечной системы.

Во время вспышек сверхновых, сопровождающих гравитационный коллапс массивных звезд, синтезируются химические элементы вплоть до калифорния (атомный номер 98). Позже часть их выбрасывается в космическое пространство и «загрязняет» межзвездные водородные облака, в которых образуются новые звезды с планетными системами. Вопрос заключался в том, произошло ли такое «загрязнение» протосолнечного облака уже после того, как значительная часть тяжелых радиоактивных элементов успела распасться, или же они в достаточном количестве существовали в те времена, когда началось формирование Солнца и планет.

Судя по всему, в случае кюрия верен второй вариант. Правда, указывающие на его присутствие включения с избыточным содержанием 235U найдены в очень небольшом количестве метеоритов, но этому, как считают планетологи, вполне можно найти естественное объяснение.

Интересно, что первые сообщения о возможных аномалиях изотопов урана во внеземном веществе появились еще в 80-е годы прошлого века, но тогда точность измерений была еще недостаточной для того, чтобы с уверенностью делать выводы о причине их появления. Лишь в 2010 г. с помощью нового высокоэффективного масс-спектрометра удалось получить надежные данные, уверенно указывающие на избыток урана-235 и позволяющие однозначно назвать его «первоисточник». Теперь ученые получат в свое распоряжение не только дополнительный метод проверки теорий звездо- и планетообразования, но и еще одно средство датировки минералов (как земных, так и входящих в состав метеоритов).