Всплеск концентрации бериллия в глубоководных отложениях свидетельствует о грандиозном событии, произошедшем 10 миллионов лет назад. Но о каком именно?

Рассматриваются как минимум три гипотезы, каждая из которых могла кардинально изменить условия на нашей планете на некоторое время.

Донные отложения Тихого океана, сформировавшиеся около 10 миллионов лет назад, аномально обогащены изотопом бериллий-10 по сравнению с более древними и более молодыми слоями. Обнаружившие этот всплеск геологи предполагают, что он мог быть вызван либо значительными изменениями в океанических течениях, которые на время перекроили климат, либо взрывом сверхновой неподалёку от нас, о котором мы ранее не знали.

Бериллий — довольно редкий элемент, известный большинству людей разве что своим расположением в начале таблицы Менделеева. Однако у геологов есть причины ценить бериллий-10: он помогает датировать отложения, слишком древние для традиционного радиоуглеродного анализа. Дело в том, что бериллий-9 стабилен, а период полураспада бериллия-10 составляет 1,4 миллиона лет.

Следовательно, чем старше образец осадочных пород, тем ниже в нём соотношение ¹⁰Be/⁹Be — по крайней мере, так было бы, если бы изначальное количество ¹⁰Be было постоянным. Атомы бериллия-10 образуются в верхних слоях атмосферы, когда космические лучи сталкиваются с молекулами кислорода, и выпадают на Землю в течение одного-двух лет. Соответственно, всплеск космической радиации может привести к увеличению содержания ¹⁰Be в атмосфере, а вскоре после этого — на суше и в глубинах океана.

Это одна из версий, объясняющих аномальный скачок концентрации ¹⁰Be, обнаруженный доктором Домиником Коллом из Центра Гельмгольца Дрезден-Россендорф и его коллегами в образцах железомарганцевых корок, отложившихся около 10,1 миллиона лет назад в центральной и северной частях Тихого океана. При таком анализе необходимо учитывать скорость распада ¹⁰Be.

Менее 1 процента бериллия-10, отложившегося в то время, сохранилось до наших дней. Колл отмечает: «В слоях возрастом около 10 миллионов лет мы обнаружили почти вдвое больше ¹⁰Be, чем ожидали». Естественно, первым делом нужно было исключить вероятность загрязнения образцов более свежим материалом, где бериллий-10 ещё не успел распасться.

Убедившись, что аномалия реальна, команда приступила к поиску объяснений. Самое очевидное и впечатляющее — вспышка космических лучей от взрыва сверхновой на расстоянии около 70 световых лет, подобно той, что вызвала более поздние всплески концентрации железа-60. Но возможны и другие варианты.

Гелиосфера защищает Землю от большей части космических лучей, с которыми столкнулись бы космонавты, окажись они достаточно далеко в космосе. Временное ослабление гелиосферы, например, при прохождении через межзвездное облако, могло бы вызвать всплеск ¹⁰Be, подобный обнаруженному.

Есть и альтернативное объяснение, связанное не с астрофизикой, а с океанологией. Известно, что Антарктическое циркумполярное течение значительно усилилось 12–10 миллионов лет назад. «Это могло привести к неравномерному распределению бериллия-10 по Земле в течение определённого периода, — говорит Колл. — В результате ¹⁰Be мог особенно сильно сконцентрироваться в Тихом океане».

Другие гипотезы, такие как выброс бериллия во время крупного таяния ледников или изменения в магнитном поле Земли, также были рассмотрены, но отвергнуты как слишком незначительные или кратковременные.

Версию с океаническими течениями проверить относительно легко: если образцы со всего мира покажут такой же рост, она будет опровергнута. С другой стороны, если в других океанических бассейнах уровень ¹⁰Be в то время упал, а среднее глобальное значение осталось примерно постоянным, то причиной, скорее всего, являются именно течения.

Получить образцы из глубин океана непросто, но команда намерена добыть керны для дальнейших исследований и надеется, что другие группы учёных проведут собственные изыскания. Если же всплеск окажется глобальным, это может положить начало долгому поиску верного астрофизического объяснения.

Решение этого вопроса откроет множество новых направлений для исследований, в том числе изучение последствий для жизни, вызванных как повышенным воздействием космических лучей, так и значительным перераспределением тепла в океанах.

Подтверждение глобального характера аномалии было бы крайне полезно для геологов. Чтобы сопоставить временные шкалы образцов из разных мест, необходимы четкие глобальные события-маркеры. Радиоизотопы от ядерных испытаний служат такими маркерами для недавних событий, а солнечные бури, известные как события Мияке, — для событий, произошедших тысячи лет назад.

Для более ранних периодов в качестве «синхронизаторов» используются события Лашамп — моменты, когда магнитные полюса Земли меняются местами. «Для периодов, охватывающих миллионы лет, таких космогенных маркеров времени пока не существует, — говорит Колл. — Однако эта аномалия бериллия потенциально может стать таким маркером».

Исследование опубликовано в открытом доступе в журнале Nature Communications.