После Большого взрыва во Вселенной существовали только три элемента - водород, гелий и следовые количества лития. Однако через 300 миллионов лет, когда появились первые звезды, начали появляться более тяжелые элементы, рожденные в ходе термоядерных реакций в недрах светил. Сегодня ученые считают, что все элементы тяжелее железа, в том числе золото, уран и другие редкоземельные металлы, возникли по большей части в результате взрывов сверхновых, так как температура и давление внутри звезд слишком низки для их быстрого формирования.
Майкл Пол (Michael Paul) из Еврейского университета Иерусалима (Израилсь) и его коллеги пытались раскрыть детали этого процесса, изучая химический и изотопный состав зерен космической пыли, скапливавшихся на дне Тихого океана на протяжении около 25 миллионов лет.
Как отличить ее от частичек обычного земного грунта? Как объясняют ученые, внеземная пыль, возникшая в результате взрывов сверхновых, содержит в себе уникальный «космический» изотоп - плутоний-244.
С одной стороны, он обладает достаточно длинным для радиоактивных веществ периодом полураспада - 80 миллионов лет, что позволяет использовать его для оценки активности сверхновых и долей тяжелых элементов во Вселенной. С другой стороны, атомы плутония-244, из-за солидного возраста нашей планеты, нет в породах Земли, что позволяет легко отличать космическую пыль от ее земного эквивалента в образцах пород, которые сформировались до начала «ядерного века» и загрязнения атмосферы целым рядом радионуклидов.
К большому удивлению ученых, фрагменты частиц сверхновых, извлеченные со дна океана, содержали в себе почти в 100 раз меньше плутония-244, чем они ожидали увидеть. В самых глубоких слоях грунта им не удалось найти даже одного атома этого радионуклида. Аналогично низкие доли должны наблюдаться и для урана и золота, чьи доли в примитивных метеоритах и в межзвездной среде связаны с концентрацией плутония-244.
Как считает Пол, эта гигантская «пропажа» тяжелых элементов говорит о том, что мы серьезно переоцениваем ту роль, которую сверхновые играют в насыщении Вселенной тяжелыми элементами. По его мнению, источником золота, плутония, урана и прочих редкоземельных металлов должны быть столкновения или слияния нейтронных звезд, которые происходят как раз примерно в 100 раз реже, чем взрывы сверхновых.