Что такое экспериментальная палеоастрофизика? Это область науки, охватывающая совокупность астрофизических явлений, сигналы от которых достигли Солнечной системы до возникновения инструментальной астрономии. Рождение инструментальной астрономии закономерно связывается с началом систематических исследований неба великим ученым эпохи Ренессанса Галилео Галилеем. Именно он в начале XVII века, используя самодельную трубу с линзой 4 см, открыл спутники Юпитера, обнаружил пятна на Солнце и др. Таким образом, инструментальная астрономия молода - ей всего 400 лет, что значительно меньше продолжительности существования земной цивилизации и, конечно же, меньше миллионов и миллиардов лет - возраста галактик и Вселенной в целом.
Известно, что на Земле имеются естественные архивы космических частиц и излучений, имеющих хорошую память об астрономических явлениях на большой шкале времени в прошлом. Такими детекторами являются кольца деревьев, кораллы, полярный лед, донные отложения морей и океанов, сталактиты и т.д. Каков принцип их действия? Космические лучи, генерируемые естественными ускорителями частиц в космосе, непрерывно бомбардируют земную атмосферу, инициируя различные ядерные реакции. В них генерируются радиоактивные ядра, такие, как 14С и 10Ве. 14C - один из изотопов углерода, радиоактивный с периодом полураспада 5730 лет. 10Ве тоже радиоактивный с периодом 1,5 млн лет.
Генерируемый космическими лучами радиоуглерод окисляется до 14СО2 и вместе с обычным углекислым газом участвует во всех природных процессах: поглощается растениями и соответственно попадает в организмы животных и людей. Наиболее удобным объектом для исследований являются кольца деревьев. Концентрация радиоуглерода в кольце пропорциональна интенсивности космических лучей в год роста этого кольца. Таким образом, измерив содержание радиоуглерода в кольце дерева, можно вычислить интенсивность космических лучей в тот год. Это позволяет восстановить интенсивность космических лучей в прошлом (за последние несколько тысяч лет по живым деревьям и до 100 тыс. лет назад по сталагмитам, кораллам, полярному льду).
Судьба 10Ве отличается от углеродной тем, что в атмосфере 10Ве прилипает к пылинкам и оседает вместе с ними в земных архивах: донных отложениях морей и океанов, полярном льду. Удается получить необходимое для эксперимента количество датированного льда за интервал времени вплоть до 200-300 тыс. лет тому назад.
Космические лучи, рентгеновское и гамма-излучение в атмосфере производят также ионизацию (генерацию электронов). Обилие электронов влияет на скорость химических процессов, в частности резко растет концентрация нитратов, которые как в Антарктиде, так и в Арктике переносятся атмосферными вихрями в лед. В ледяных условиях нитраты сохраняются наподобие ядер 10Ве. Поэтому, измерив независимым методом возраст льда, можно по содержанию нитратов в нем восстановить интенсивность космических протонов, электронов, рентгеновского и гамма-излучения. По имеющимся данным, этот метод дает возможность охватить несколько последних десятков тысяч лет.
Таким образом, существуют два канала информации: космогенные изотопы в различных земных образцах и нитраты в полярном льду.
Вперед
Написать комментарий
|
