От космоса до недр: Проблемы с лучами
Космические лучи, свободно странствующие по Вселенной, постоянно бомбардируют и Солнечную систему, и нашу планету. Входя в атмосферу, они могут сталкиваться с атомными ядрами, порождая ряд экзотических продуктов. По мнению астрофизиков, таким путем образуется бериллий-10, хлор-36 и углерод-14.
Из этого следует логичный вывод: анализируя количество таких веществ в геологических отложениях, мы можем оценивать интенсивность космических лучей, попадавших на Землю в соответствующую эпоху. Однако когда геологи принялись за работу, они столкнулись с новой проблемой.
Дело в том, что глобальное магнитное поле Земли действует, как эффективный «защитный экран», отклоняющий бОльшую часть заряженных частиц, прилетающих к нам извне, в том числе и космических лучей. Соответственно, количества продуктов, порождаемых космическими лучами, должно коррелировать и с состоянием земной магнитосферы, которая постоянно медленно «пульсирует», то расширяясь, то сжимаясь.
Проблема же в том, что корреляции этой не обнаружено — по крайней мере, далеко не всегда: геологи указали на целый ряд аномалий, несоответствий между ожидаемыми количествами космических лучей, достигающих атмосферы, и состоянием магнитосферы. Присцилла Фриш (Priscilla Frisch) и Ханс-Рейнхард Мюллер (Hans-Reinhard Mueller) предложили недавно объяснение этим несостыковкам.
Стоит вспомнить, что поток космических лучей, проникающих во внутренние части Солнечной системы (в том числе и к Земле), определяется еще минимум одним фактором — самим Солнцем. Его магнитная активность и интенсивность солнечного ветра также отклоняют приходящие из далекого космоса заряженные частицы. Но картина еще более усложнится, если учесть еще и движение Солнца по галактике.
Наша звезда, вращаясь вместе с диском Млечного Пути, описывает полный оборот вокруг центра галактики примерно за 220 млн лет. За этот срок Солнце проходит сквозь бесчисленные газопылевые облака разной плотности и состава. Вряд ли стоит сомневаться, что облака эти также должны влиять на интенсивность потока космических лучей, приходящего к нам. Возможно, именно прохождение сквозь пыль могло бы объяснить аномалии, замеченные в геологических исследованиях?
В принципе, эту гипотезу можно проверить — тем более что не так давно мы со своей звездой вышли из одного такого облака, и можно было бы изучить геологические отложения на предмет поиска корреляций времени выхода и их состава. К сожалению, не все так просто. Хотя бы потому, что пока не будет составлена точная трехмерная карта этого облака, мы не сможем назвать более-менее точные даты прохождения сквозь него.
Имеются и другие трудности. Сегодня не существует точных и детальных представлений о том, как именно космические лучи порождают на Земле описанные выше продукты. Не имеется даже количественной оценки, какой интенсивности поток породит какие их количества. В общем, идея выглядит обоснованной, но проверка ее пока что невозможна.
Но на будущее этот подход обязательно пригодится. К примеру, если эта гипотеза подтвердится впоследствии, ее логику можно применить и в обратном направлении. То есть, исходя из анализа геологических отложений, восстанавливать размеры и расположение газопылевых облаков, сквозь которые Солнце (и Земля вместе с ним) проходили за последние сотни тысяч, а то и миллионы лет. Саму планету можно использовать в качестве космического зонда.
Вообще, по мере того, как мы все сильнее зависим от космических систем, подобные исследования оказываются чем-то все большим, нежели простым академическим интересом. Читайте: «Космический шторм».
По публикации physics arXiv blog
